Активные формы кислорода и азота – возможные медиаторы системной устойчивости у бобовых при действии ризобиальной инфекции.

Abstract

Обобщены данные об участии активных форм кислорода (АФК) и азота (АФА) в процессах жизнедеятельности растений. Особое внимание обращается на их физиологическую роль при мутуалистическом взаимодействии бобовых растений (Fabaceae) и клубеньковых бактерий (Rhizobiaceae). Подчеркивается, что АФК и АФА – ключевые метаболиты при стрессовых воздействиях на растения. Для О2 •−, Н2О2, NO и Ca2+ характерно волновое распространение как системного сигнала на длинные дистанции. Особую роль при этом играют мембранная НАДФН-оксидаза как генератор АФК и оказывающие влияние на ее функциональную активность NO и Ca2+. Охарактеризован оксид азота как многофункциональная сигнальная молекула. Подчеркивается, что у растений, в отличие от животных организмов, существуют множественные пути синтеза NO. Обращается внимание на схожесть процессов устойчивости растений к инвазии патогенных бактерий и ризобий на начальных стадиях их проникновения. При воздействии на растения как патогенов, так и симбиотических бактерий активируется НАДФН-оксидаза. Рассмотрена зависимость формирования бобово-ризобиального симбиоза от Н2О2 и NO. Высказывается предположение, что соотношение в клетке NO, O2 •−, H2O2 и ONOO− определяет сверхчувствительную реакцию клетки при действии экстремальных факторов на растение как при патогенезе, так и при симбиотическом взаимодействии. Приводятся схемы взаимосвязи сигнальных молекул и иммунных реакций у инфицированного ризобиями бобового растения.

The review summarizes data on the involvement of reactive oxygen species (ROS) and reactive ni trogen species (RNS) in plant life processes. Particular attention is paid to their physiological role in the mutualistic interaction of legumes (Fabaceae) and nodule bacteria (Rhizobiaceae). It is empha sized that ROS and RNS act as key metabolites in plants affected by stress. Wave propagation is characteristic for signal messengers (О2 •−, Н2О2, NO, Ca2+) as a system signal at long distances. A special role is played by membrane NADPH oxidase as a generator of such signal molecules as О2 •− and Н2О2 also NO and Ca2+ affecting its functional activity. Nitric oxide (NO) – multifunctional signal molecule is provided with detailed characteristics as a representative of RNS. It is emphasized that plants, unlike animals, possess multiple paths of NO synthesis. Similarity of the processes of plant resistance to invasion of pathogenic bacteria and rhizobia at the initial stages of their penetra tion is stated. Among other features, this manifests itself in functional activity of NADPH oxidase, which is activated when exposed both to pathogens and symbiotic bacteria. Dependence of the leg ume-rhizobium symbiosis formation on H2O2 and NO is considered. It is suggested that the ratio of NO, O2 •−, H2O2 and ONOO− in the cell determines the cell super-sensitive response (SSR) to the ac tivity of extreme factors on plant both in the pathogenesis and in symbiotic interaction. The relation ship diagrams of signaling molecules and immune reactions in rhizobium-infected legumes are pre sente

Узагальнено дані про участь активних форм кисню (АФК) і азоту (АФА) у процесах життєді яльності рослин. Особлива увага приділена їх фізіологічній ролі при мутуалістичній взаємодії бобових рослин (Fabaceae) і бульбочкових бактерій (Rhizobiaceae). Наголошується, що АФК і АФА – ключові метаболіти при стресових впливах на рослини. Для О2•–, Н2О2, NO і Ca2+ ха рактерно хвильове поширення як системного сигналу на далекі дистанції. Особливу роль при цьому відіграють мембранна НАДФН-оксидаза як генератор АФК і NO та Ca2+, що вплива ють на її функціональну активність. Охарактеризований оксид азоту як багатофункціональна сигнальна молекула. Підкреслюється, що у рослин, на відміну від тварин організмів, існують множинні шляхи синтезу NO. Звертається увага на схожість механізмів стійкості рослин до інвазії патогенних бактерій і ризобій на початкових стадіях їх проникнення. При впливі на рослини як патогенів, так і симбіотичних бактерій активується НАДФН-оксидаза. Розглянуто залежність формування бобово-ризобіального симбіозу від Н2О2 і NO. Висловлюється при пущення, що співвідношення в клітині NO, O2 •– , H2O2 та ONOO– визначає надчутливу реак цію клітини за дії екстремальних факторів на рослину як при патогенезі, так і при симбіотич ній взаємодії. Наводяться схеми взаємозв'язку сигнальних молекул та імунних реакцій у інфі кованої ризобіями бобової рослини.