Метил жасмонат: өсімдік қорғанысы мен дамуындағы ролі
Methyl jasmonate
Метил жасмонат – өсімдіктердің қорғаныс механизмі, тұқымның өсуі, гүлдеу сияқты процестерде маңызды. Биологиялық және физикалық стрестерге жауап ретінде пайда болады.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Метил жасмонаты (қысқартылып MeJA) – өсімдік қорғанысында және тұқымның өніп шығуы, тамырдың өсуі, гүлдеу, жемістің пісуі және қартаю сияқты көптеген түрлі даму жолдарында қолданылатын ұшпа органикалық қосылыс. Метил жасмонаты жасмон қышқылынан түзіледі, ал реакция S-аденозилметионин: жасмон қышқылы карбоксилметилтрансферазасымен катализделеді.
Methyl jasmonate (abbreviated MeJA) is a volatile organic compound used in plant defense and many diverse developmental pathways such as seed germination, root growth, flowering, fruit ripening, and senescence. Methyl jasmonate is derived from jasmonic acid and the reaction is catalyzed by S adenosyl methionine:jasmonic acid carboxyl methyltransferase.
Сипаттама
Өсімдіктер көптеген биотикалық және абиотикалық стресстерге (әсіресе, шөп жеу және жарақаттану) жауап ретінде жасмон қышқылы мен метил жасмонат өндіреді, олар өсімдіктің зақымдалған бөліктерінде жиналады. Метил жасмонат бастапқы өсімдіктің қорғаныс жүйесін белсендіру үшін қолданылуы мүмкін, немесе физикалық байланыс арқылы немесе ауа арқылы таралып, зақымдалмаған өсімдіктерде қорғаныс реакциясын тудыруы мүмкін. Зақымдалмаған өсімдіктер ауадағы MeJA-ны жапырақ саңылаулары арқылы немесе жапырақ жасушаларының цитоплазмасы арқылы сіңіреді. Өсімдікке шөп жегіш шабуыл жасағанда, ол MeJA-ны ішкі қорғаныс үшін де, басқа өсімдіктерге сигнал беру үшін де өндіреді.
Plants produce jasmonic acid and methyl jasmonate in response to many biotic and abiotic stresses (in particular, herbivory and wounding), which build up in the damaged parts of the plant. The methyl jasmonate can be used to signal the original plant’s defense systems or it can be spread by physical contact or through the air to produce a defensive reaction in unharmed plants. The unharmed plants absorb the airborne MeJA through either the stomata or diffusion through the leaf cell cytoplasm. An herbivorous attack on a plant causes it to produce MeJA both for internal defense and for a signaling compound to other plants.
Қорғаныс химиясы
MeJA өсімдікті фитоалексиндер (микробқа қарсы), никотин немесе протеаза ингибиторлары сияқты әртүрлі қорғаныс химиялық заттарын өндіруге ынталандырады. Бұл көптеген жәндіктердің шабуылына қарсы қорғаныс ретінде, бір түрі вакцина ретінде пайдаланылуы мүмкін.
MeJA can induce the plant to produce multiple different types of defense chemicals such as phytoalexins (antimicrobial), nicotine or protease inhibitors. This can be used as a defense against many insect attackers as a type of vaccine.
Тәжірибелер
Метилжасмонатты сыртқы қолдану биотикалық және абиотикалық стресс факторларына қарсы өсімдіктің қорғаныс реакциясын тудыратыны дәлелденді. Пицея абиесін (норвегиялық шыршаны) метил жасмонатпен емдеген кезде шыршаның инелі тіндерінде монотерпен және сесквитерпен қосылыстарының жиналуы екі есеге артты, бұл реакция әдетте тек тіндер зақымдалғанда ғана іске қосылады. Метил жасмонатпен емдеудің құрғақшылыққа төзімділікке әсерін тексеру мақсатында жасалған тәжірибеде, құлпынай өсімдіктері метаболизмін өзгертіп, транспирация мөлшерін және мембраналық липидтердің пероксидтелуін төмендету арқылы су стресі мен құрғақшылық жағдайларына жақсырақ төзімділік танытты. Метилжасмонатты сыртқы қолдану кейбір ауыл шаруашылығы дақылдарында, мысалы, крестоцветтілер және темекіде, жәндіктердің өсімдіктерге зиян келтіруіне қарсы төзімділікті арттырады. Метил жасмонатпен емделген және жәндіктерге ұшыраған өсімдіктерде зиян келтіру деңгейі айтарлықтай төмендеді, ал жәндіктердің дамуы емделмеген өсімдіктермен салыстырғанда баяулады. Жақындағы тәжірибелерде метил жасмонат жапырақтарға шашылғанда өсімдіктерде бактериялардың өсуін тоқтатуға тиімді екені көрсетілді. Бұл антибактериялық әсер метил жасмонаттың төзімділікті күшейтуімен байланысты деп есептеледі. MeJA сонымен қатар тамырдың оралуы, гүлдену, тұқымдар мен жемістердің пісуіне қатысатын өсімдік гормоны болып табылады. Гормон деңгейінің артуы гүлдену уақытына, гүлдің морфологиясына және ашық гүлдердің санына әсер етеді. MeJA этилен түзетін ферменттердің белсенділігін күшейтеді, бұл этиленнің мөлшерін жемістің пісуіне қажетті деңгейге дейін арттырады. Өсімдік тамырларында метил жасмонаттың мөлшері артқанда олардың өсуі тежеледі. MeJA-ның жоғары концентрациясы тамырларда бұрын экспрессияланбаған гендерді белсендіріп, өсуді тежеуге себеп болады деп болжанады.
External application of methyl jasmonate has been shown to induce plant defensive responses against both biotic and abiotic stressors. When treatments of methyl jasmonate were applied to Picea abies (Norway spruce), the accumulation of monoterpene and sesquiterpene compounds doubled in the spruce needle tissues, a response that normally is only triggered when the tissue is damaged. In an experiment testing the effect of methyl jasmonate treatments on drought tolerance, strawberry plants were shown to alter their metabolism and were better able to withstand water stress and drought conditions by lowering the amount of transpiration, and membrane lipid peroxidation. External application of methyl jasmonate has also shown a propensity for inducing an increased resistance to insect herbivory in some agricultural crops, such as brassicas and tobacco. Plants treated with methyl jasmonate and exposed to insect herbivores had significantly lower levels of herbivory, and the insect herbivores had slower development, when compared to untreated plants. In recent experiments, methyl jasmonate has been shown to be effective at preventing bacterial growth in plants when applied in a spray to the leaves. The antibacterial effect is thought to be because of methyl jasmonate inducing resistance. MeJA is also a plant hormone involved in tendril (root) coiling, flowering, seed and fruit maturation. An increase of the hormone affects flowering time, flower morphology and the number of open flowers. MeJA induces ethylene forming enzyme activity, which increases the amount of ethylene to the amount necessary for fruit maturation. Increased amounts of methyl jasmonate in plant roots have shown to inhibit their growth. It is predicted that the higher amounts of MeJA activate previously unexpressed genes within the roots to cause the growth inhibition.