Induced defence responses of cereals to pathogen attack

Abstract

Kasvien puolustusmekanismit koostuvat monista rakenteellisista ja biokemiallisista tekijöistä. Osa niistä on kasvissa luontaisesti olevia mekanismeja, toiset taas muodostuvat aktiivisina puolustuskeinoina taudinaiheuttajan aikaansaamalle infektiolle. Kaikilla kasveilla, riippumatta niiden geneettisestä taustasta, on kyky puolustautua taudinaiheuttajaa vastaan. Reaktion nopeus ja voimakkuus määräävät kuitenkin sen, miten tehokas puolustuskeino on. Kasvin luontaisilla puolustusmekanismeilla saattaa olla merkittävä rooli kasvin yleisessä kestävyydessä taudinaiheuttajia vastaan, ja lisätietoa eri puolustusmolekyylien merkityksestä taudinkestävyydessä saadaan jatkuvasti molekyylibiologisilla tutkimuksilla. Tässä kirjallisuuskatsauksessa tarkastellaan erityisesti fenyylipropaanimetaboliareitin ja sitä säätelevän keskeisen entsyymin, fenyylialaniini-ammoniakkilyaasin (PAL) roolia viljojen puolustusreaktioissa taudinaiheuttajia vastaan. Erityisesti soluseinään kerääntyvillä fenolisilla yhdisteillä (ja myöhemmin ligniinillä) näyttää olevan merkitystä viljojen aktiivisessa puolustautumisessa. Myös monilla kasvin soluihin kerääntyvillä, taudinaiheuttajille haitallisilla yhdisteillä, entsyymeillä ja proteiineilla, on keskeinen rooli viljojen puolustusreaktioissa. Näiden yhdisteiden tuottoa säätelevien geenien toiminnan vahvistamisella tai oikea-aikaisella käynnistämisellä on mahdollista parantaa taudinkestävyyttä. Kirjallisuuskatsauksen lopussa esitetään muutamia esimerkkejä indusoituvan resistenssin eli elisitorikäsittelyjen, joilla kasvin puolustusreaktioita pyritään nopeuttamaan ja vahvistamaan, mahdollisuuksista viljojen tautien torjuntakeinona.

The defence responses of plants are usually composed of a multitude of structural and biochemical events. Some occur constitutively, whereas others, which are emphasised in this review, are formed in response to pathogen attack and are considered as active reactions of plants. Induction of defence mechanisms can be observed in all plants regardless of their genetic background. Thus, this phenomenon can occur in cultivars with or without known genes for disease resistance. The general defence features of plants may contribute significantly to the overall disease resistance of plants and increasing evidence for the role of different defence molecules are being obtained from molecular studies. In this review, induction of defence mechanisms, especially phenylpropanoid metabolism and its role in the defence responses of cereals to pathogen attack is addressed. Also, induced resistance as a potential tool for disease control in cereals will be briefly discussed.