Защитный механизм растений можно классифицировать на конститутивную защиту (присутствует независимо от атаки патогенов) и индуцированную защиту (активируется в случае атаки патогенов).
Конститутивная (пассивная) защита состоит из предварительно сформированных барьеров (клеточная стенка, кутикула, эпидермис, кора). Прочность физического барьера, изменение его проницаемости напрямую влияет на количество патогенов, проникающих в растение. Лигнин и суберин являются важными компонентами защиты эпидермиса и клеточных стенок, поскольку они устойчивы к ферментативному разложению.
Индуцированная защита активируется после инфицирования и включает в себя различные противомикробные и защитные химические вещества (белки, ферменты, фенольные соединения, антиоксиданты), которые могут подавить инфекцию на ранней стадии. Так, например, фитоалексины, лигнин и суберин накапливаются вокруг очагов поражения устойчивых растений, если питательные вещества, необходимые для синтеза и выделения этих соединений, достаточны. Снижение содержания защитных веществ повышает восприимчивость растений к болезням.
Устойчивость растений к болезням контролируется генетически, но также на нее влияет окружающая среда и особенно дефицит питательных веществ
Усиление восприимчивости растений к определенному виду вредителей или типу патогенов может быть связано с недостатком определенных элементов [7, 8]. Чтобы предотвратить повреждения растений, важно знать пищевые предпочтения, пути проникновения патогенов и вредителей, а также роль питательных элементов в механизмах защиты растений.
Прочность физического барьера
Некоторые паразиты, такие как мучнистая роса имеют доступ только к клеткам эпидермиса, поэтому его физические и химические свойства имеют гораздо большее значение в отношении восприимчивости, чем свойства основной ткани листа [3]. Снижение синтеза лигнина и суберина при дефиците калия, фосфора, бора, марганца и меди снижает скорость заживления раны или места инфекции, что в результате увеличивает восприимчивость растений к заражению мучнистой росой [1, 3, 4].
Избыточное поступление азота увеличивает скорость роста растений и количество молодых клеток, которые более уязвимы к проникновению патогенов и насекомых. Так, при усилении азотного питания устойчивость к ложной мучнистой росе снижается [3, 5, 8].
Укреплению эпидермиса и сосудистых тканей растений способствует применение кремния. Также он усиливает выработку фенольных соединений и лигнина в местах инфицирования, что защищает растения от атаки патогенов и вредителей [1, 3, 6]. Основным компонентом субстрата SPELAND (около 50%), как и в почве, является кремнезем (диоксид кремния). Кремнезем обладает высокой твердостью и прочностью. Соединения кремния играют роль минерального каркаса почвы, он входит в состав наиболее устойчивых к разрушению минералов. Добавление доломита в процессе производства каменной ваты SPELAND позволяет получить более тонкое и длинное волокно, толщина которого составляет всего 3-5 мкм. Все это положительно влияет на пористость, структуру и прочность субстрата.
При бактериальных заболеваниях, вызывающих пятнистость листьев, патогены обычно проникают в растение через устьица. В этом случае эпидермальный слой является довольно неэффективным барьером для инфекции. Попав в растение, бактерии распространяются в межклеточных пространствах.
Большинство паразитических грибов и бактерий выделяют пектолитические ферменты, которые растворяют клеточную стенку и увеличивают проницаемость плазматической мембраны. Через поврежденные мембраны происходит утечка низкомолекулярных соединений, сахаров и аминокислот из цитоплазмы в апопласт. Проникая в ксилему, эти ферменты растворяют клеточные стенки проводящих сосудов, в результате чего растения увядают. С увеличением содержания в листьях калия, кальция, марганца, цинка и бора повышается устойчивость клеточных стенок и мембран к разрушению [1, 3, 4].
В ответ на вторжение патогенов защитная реакция растений включает увеличение выработки кислородных радикалов, которые окисляют мембранные липиды. При дефиците калия, меди, цинка, железа и марганца снижается активность антиоксидантных ферментов, которые участвуют в детоксикации кислородных радикалов, в результате чего увеличивается гибель клеток [1, 3, 5].
Продолжение статьи читайте на «Гавриш Медиа»
Александра Старцева, кандидат сельскохозяйственных наук, агроном-консультант корпорации Технониколь
