Фитотоксин - Phytotoxin
Фитотоксины - это вещества, которые ядовиты или токсичны для роста растений. Фитотоксические вещества могут быть результатом деятельности человека, например, гербицидов , или они могут быть продуцированы растениями, микроорганизмами или естественными химическими реакциями.
Этот термин также используется для описания токсичных химических веществ, вырабатываемых самими растениями, которые действуют как защитные агенты против своих хищников. Большинство примеров, относящихся к этому определению фитотоксина, относятся к различным классам специализированных или вторичных метаболитов , включая алкалоиды , терпены и особенно фенолы , хотя не все такие соединения токсичны или служат защитным целям. Фитотоксины также могут быть токсичными для человека.
Токсины, вырабатываемые растениями
Алкалоиды
Алкалоиды получают из аминокислот и содержат азот . Они важны с медицинской точки зрения, поскольку влияют на компоненты нервной системы, влияющие на мембранный транспорт , синтез белка и активность ферментов . У них обычно горький вкус. Алкалоиды обычно оканчиваются на -ин ( кофеин , никотин , кокаин , морфин , эфедрин ).
Терпены
Терпены состоят из нерастворимых в воде липидов и синтезируются из ацетил-КоА или основных промежуточных продуктов гликолиза. Они часто заканчиваются -ол ( ментол ) и составляют большинство эфирных масел растений.
- Монотерпены содержатся в голосеменных растениях и накапливаются в смоляных протоках и могут выделяться после того, как насекомое начинает питаться, чтобы привлечь естественных врагов насекомого.
- Сесквитерпены имеют горький вкус для человека и обнаруживаются на железистых волосках или подкожных пигментах.
- Дитерпены содержатся в смоле и блокируют кормление насекомых. Таксол , важный противораковый препарат, входит в эту группу.
- Тритерпены имитируют гормон линьки насекомых экдизон , нарушая линьку и развитие, и часто приводят к летальному исходу. Обычно они содержатся в цитрусовых и производят горькое вещество, называемое лимоноидом, которое препятствует питанию насекомых.
- Гликозиды состоят из одного или нескольких сахаров в сочетании с агликоном , не являющимся сахаром , который обычно определяет уровень токсичности . Цианогенные гликозиды содержатся во многих семенах растений, таких как вишня , яблоки и сливы . Цианогенные гликозиды производят цианид и чрезвычайно ядовиты. Карденолиды имеют горький вкус и влияют на активированные NA + / K + АТФазы в сердце человека, они могут замедлять или усиливать частоту сердечных сокращений. Сапонины содержат жиро- и водорастворимые компоненты с моющими свойствами. Сапонины образуют комплексы со стеролами и препятствуют их усвоению.
Фенолики
Фенольные смолы состоят из гидроксильной группы, связанной с ароматическим углеводородом . Фуранокумарин является фенольным веществом и не токсичен, пока не активируется светом. Фуранокумарин блокирует транскрипцию и репарацию ДНК . Танины - еще одна группа фенольных соединений, важных для дубления кожи . Лигнины , также группа фенольных соединений, являются наиболее распространенными соединениями на Земле и помогают проводить воду в стеблях растений и заполнять пространства в клетке.
Вещества, токсичные для растений
Гербициды
Гербициды обычно мешают росту растений и часто имитируют гормоны растений.
- Ингибиторы АССазы убивают травы и подавляют первую стадию синтеза липидов, ацетил-КоА-карбоксилазу , тем самым влияя на продукцию клеточных мембран в меристемах . Они не поражают двудольные растения.
- Ингибиторы БАС влияют на травы и двудольные растения, подавляя первую стадию синтеза некоторых аминокислот - синтез ацетолактата . Растения постепенно испытывают недостаток этих аминокислот, и в конечном итоге синтез ДНК прекращается.
- Ингибиторы ESPS воздействуют на травы и двудольные растения, подавляя первую стадию синтеза триптофана , фенилаланина и тирозина , фермента энолпирувилшикимат-3-фосфатсинтазы.
- Ингибиторы фотосистемы II уменьшают поток электронов от воды к НАДФН 2+, заставляя электроны накапливаться на молекулах хлорофилла и происходить избыточное окисление . Растение со временем умрет.
- Синтетический ауксин имитирует гормоны растений и может влиять на мембраны растительных клеток.
Бактериальные фитотоксины
- Табтоксин продуцируется Pseudomonas syringae pv. tabaci, которые могут вызвать повышение токсической концентрации аммиака . Это накопление аммиака вызывает хлороз листьев .
- Гликопептиды продуцируются рядом бактерий и показаны при развитии болезни. Гликопептид из Corynebacterium sepedonicum вызывает быстрое увядание и маргинальный некроз . Токсин Corynebacterium insidiosum вызывает закупорку стебля растения, препятствуя движению воды между клетками. Амиловорин представляет собой полисахарид из Erwinia amylovora и вызывает увядание розоцветных растений. Полисахарид из Xanthomonas campestris препятствует потоку воды через флоэму, вызывая черную гниль в капусте.
- Фазеолотоксин представляет собой модифицированный трипептид [Nδ- (N′-сульфодиаминофосфинил) -орнитилаланил-гомоаргинин], продуцируемый некоторыми штаммами Pseudomonas syringae pv. phaseolicola , Pseudomonas syringae pv. actinidiae и штамм Pseudomonas syringae pv. syringae CFBP 3388. Фазеолотоксин - это обратимый ингибитор фермента орнитинкарбамоилтрансферазы (ОКТаза; EC 2.1.3.3), который катализирует образование цитруллина из орнитина и карбамоилфосфата в пути биосинтеза аргинина. Фазеолотоксин является эффективным ингибитором активности октазы из растений, млекопитающих и бактерий и вызывает фенотипическую потребность в аргинине. Кроме того, фазеолотоксин ингибирует фермент орнитиндекарбоксилазу (EC 4.1.1.17), который участвует в биосинтезе полиаминов.
- Ризобиотоксин, продуцируемый Rhizobium japonicum , заставляет корневые клубеньки некоторых растений сои становиться хлоротичными.