Защита от травоядных животных и листогрызущих насекомых

Механизмы защиты от травоядных животных, так же как и от патогенных микроорганизмов, делят на конститутивные и индуцируемые. Конститутивные механизмы, в свою очередь, делят на структурные {анатомические) и химические. Анатомические особенности, защищающие от растительноядных животных, — это шипы, колючки, жгучие волоски (от более крупных животных), плотные клеточные стенки, кутикула (от более мелких).

Компоненты химической защиты — это специальные низкомолекулярные метаболиты. К ним относятся яды, а также репелленты — вещества, отпугивающие насекомых и животных, например некоторые гликозиды и самые разные алкалоиды (кофеин, морфин, стрихнин, колхицин). Горькие вещества снижают качество пищи. Латекс (млечный сок), выделяемый некоторыми растениями из ранки, при контакте с воздухом застывает и склеивает ротовой аппарат насекомого или его лапки. Существуют вещества, нарушающие цикл развития особенно быстро размножающихся насекомых.

Запасные белки (вицилин, лектины, ингибиторы прогеиназ) могут защищать растения от поедания животными. Например, вицилин связывается с хитином грибов и насекомых. В результате хитин становится более прочным, не может растягиваться, гифы не могут расти. У насекомых упрочнение хитина не позволяет расти личинке.

Лектины содержатся в семенах некоторых бобовых. Когда они попадают в пищеварительную систему животного, то связываются с поверхностными гликолипидами клеток эпителия кишечника и препятствуют всасыванию пищи. Вместе с тем при поедании млекопитающими и птицами сочных плодов растение вырабатывает этилен. Под действием этилена синтезируются лектины, способные склеивать эритроциты. Лектины попадают в кровь и вызывают образование тромбов, что может быть смертельным.

Одновременно в пораненном участке листа благодаря ограниченному протеолизу от просистемина отщепляется системии. За несколько часов его молекулы распространяются по всему побегу и индуцируют образование жасминовой кислоты и синтез ингибиторов протеиназ, подавляющих активность, прежде всего, протеиназ животного или бактериального происхождения. Примерно через 24 ч после первого поранения все растение будет содержать большие концентрации ингибиторов. Употребление в пищу только 1 см² листа такого растения для личинки насекомого — смертельная доза. Резкое увеличение концентрации жасминовой кислоты индуцирует синтез ингибитора трипсина.

Животные, которые питаются растениями, могут также стимулировать образование защитных веществ, которые делают растительную массу (пищу) ядовитой или неперевариваемой. Для переваривания белков нищи животным необходимы протеиназы, например трипсин. При повреждении листа, например личинкой насекомого, растения синтезируют этилен и системин. Происходит окислительный взрыв, и из липидов мембраны освобождается линолевая кислота, из которой образуется жасминовая кислота. Резкое увеличение концентрации жасминовой кислоты индуцирует синтез ингибитора трипсина, который попадает в пищеварительную систему животного, и переваривание пищи прекращается.

Ингибиторы амилаз препятствуют гидролизу крахмала в пищеварительной системе насекомых.

В результате повреждения тканей растения образуются не только ингибиторы протеаз, но и сами протеазы и полифенолоксидазы, а также многочисленные вторичные метаболиты, например у табака — никотин.

Большинство флавоиоидов токсичны для травоядных. Например, в листьях тропических бобовых содержится ротенол, ингибирующий дыхательную цепь животного. Сапонины вызывают разрушение эритроцитов млекопитающих. Таниипы могут связываться с растительными белками и мешать их перевариванию. Среди вторичных метаболитов встречаются соединения, выполняющие роль природных пестицидов.

Пестициды (от лат. — зараза и саедо — убиваю) — химические препараты для борьбы с вредителями и болезнями растений, сорняками. У некоторых растений содержание этих веществ составляет до 10% от их сухой массы.

Итак, в основе фитоиммунитета лежит множество защитных реакций. Будет ли растение устойчиво или восприимчиво, зависит от того, как рано происходит распознавание партнеров. Именно распознавание своего от чужого является первичным процессом, тогда как защитные ответные реакции развиваются спустя некоторое время, которое необходимо для реализации процесса узнавания.