Підручник з Біології і екології (профільний рівень). 11 клас. Задорожний - Нова програма

§ 36. Захисні реакції в організмі рослин

Поміркуйте

  • У рослин немає імунної системи. Але чи є в них імунітет?

Згадайте

  • Вакуоль
  • Алкалоїди
  • Глікозиди
  • Флагелін
  • Хітин

Хвороби рослин

Під впливом різних чинників рослини, так само, як і людина, можуть захворіти. Хвороби рослин поділяються на декілька груп.

Фізіологічні розлади спричиняються нестачею або надлишком поживних речовин, генетичними захворюваннями, порушеннями розвитку (мал. 36.1).

Травмування є результатом фізичного впливу абіогенних чинників: морозу, спеки, вогню (мал. 36.2).

Ураження, або інфекційні хвороби, виникають під дією паразитів: грибів, бактерій, вірусів, нематод, які розвиваються у тканинах рослин. Переважна більшість інфекційних хвороб рослин спричиняється грибами (мал. 36.3).

Ушкодження виникають під дією шкідників (переважно комах) та травоїдних хребетних, які поїдають органи рослин.

Мал. 36.1. Нестача Нітрогену — фізіологічний розлад

Стійкість до патогенів та шкідників

Рослина може бути вразливою або стійкою до певного патогена чи шкідника. Стійкість рослин буває вродженою або індукованою (набутою); специфічною (тобто спрямованою проти конкретного патогена) або неспецифічною.

Вроджена неспецифічна стійкість забезпечується наявністю захисних покривів (клітинних стінок, кутикули, опушення, кори) та утворенням речовин, токсичних для патогенів та шкідників, — фітоантиципінів (алкалоїдів, глікозидів, терпенів, танінів, гіркот тощо). Ці токсини накопичуються у вакуолях, клітинних стінках або відмерлих тканинах рослин, найбільш уразливих до зараження та виїдання. Великих травоїдних тварин рослини відлякують шипами (шипшина), колючками (глід), жалкими волосками (кропива).

Вроджена специфічна стійкість зумовлена реакцією рослин на речовини, що виділяє патоген, наприклад, на флагеліни, які входять до складу бактеріальних джгутиків, або на хітин, що входить до складу клітинної стінки грибів. Дуже важливою є здатність до розпізнавання речовин, за допомогою яких патоген намагається вплинути на рослину. Специфічне розпізнавання цих речовин у рослинному організмі здійснюють спеціальні білки резистентності (R-білки), які дещо нагадують антитіла тварин. Після зв'язування R-білка з речовиною, виділеною патогеном, ініціюється реакція надчутливості. Під час цієї реакції в ураженій ділянці відбувається руйнування мембран, утворення активних форм кисню, ліквідація запасів поживних речовин,вивільнення та синтез токсинів, зневоднення тощо. У цих умовах подальший розвиток патогену стає неможливим (мал. 36.4).

Мал. 36.2. Морозобійна тріщина — приклад травмування рослини

Мал. 36.3. Борошниста роса — інфекційна хвороба, спричинена грибами

Індукована стійкість рослин завжди є неспецифічною. На будь-який чинник (ушкодження, травмування, дію екстремальних температур) у рослині виникає однакова захисна реакція, яка зумовлює підвищення її загальної стійкості. Подібна універсальність зумовлена тим, що під впливом руйнування в тканинах рослин накопичуються уламки пошкоджених структур: залишки полісахаридів клітинної стінки, вмісту вакуолей тощо. Ці речовини є елісіторами, тобто «спусковими гачками» захисної реакції. У результаті цієї реакції відбувається синтез сигнальних молекул (саліцилової або жасмонової кислот), посилення покривних і механічних тканин, а також синтез індукованих токсинів — фітоалексинів. У швидкому формуванні захисної реакції певну роль відіграють електричні сигнали, що поширюються між клітинами флоеми.

Мал. 36.4. Схема розвитку реакцій вродженої специфічної стійкості в рослин

Роль регенерації в адаптації рослин до дії пошкоджувальних чинників

Регенерація, тобто відновлення втрачених органів та частин тіла, властива рослинам навіть більше, ніж тваринам. У лабораторних умовах ціла рослина може бути відновлена з єдиної клітини (звичайно, якщо ця клітина має ядро).

Важливу роль у житті рослин відіграє регенерація після травм та ушкоджень. Як правило, зруйнована ділянка рослини заповнюється калусом — клітинами, позбавленими диференціювання. Далі вони перетворюються на тканини відновленої ділянки. Деякі пошкодженняможуть заповнюватися не калусом, а пробкою або іншими тканинами. А після втрати цілих пагонів на певній відстані від рани утворюються нові пагони, що закладаються зі сплячих або нових (адвентивних) бруньок.

Ключова ідея

Хвороби рослин спричиняються фізіологічними причинами, травмами, паразитами та шкідниками. Від активності ворожих організмів рослина може оборонятися за допомогою різних систем захисту: вродженої неспецифічної, набутої неспецифічної та індукованої стійкості. Усі форми стійкості забезпечуються системним посиленням міцності рослинного організму та накопиченням у ньому токсинів. Наслідки травм і ушкоджень можуть долатися шляхом регенерації.

Запитання та завдання

1. Чи існують загальні причини того, що більшість хвороб тварин викликають бактерії, а більшість хвороб рослин — гриби? 2. Як людина навчилася використовувати токсини, які накопичують рослини? 3. Чи існують рослини, захищені від поїдання людиною?