病害(生物逆境)對光合作用與作物健康的影響


    植物的病害防禦機制藉由改變生理代謝,影響植物的生長發育。即使感染病害後植物沒有產生病徵或死亡,也會影響產量。當植物受到病原菌感染,會先進行病原辨識,激活細胞信號分子,接著誘發植物防禦反應的基因表現,累積相關抗病蛋白。這些抗病相關反應是成本密集的,會增加對植物同化物質(藉由光合作用或其他生理代謝將碳與其他營養物質同化成植物可利用物質)的需求。這些細胞內的同化物質也是病原菌的糧食,在感染的過程中,病原菌會利用光合作用產生的醣類,並造成感染區域的褪綠、壞死。透過實驗證明,受感染的區域,可能會因為有毒物質或病原與宿主的不相容性,導致其光合作用率下降,原本作為進行光合作用產生醣類的供源葉片轉變為消耗能量的積貯葉片。此外,會增加消耗能量的呼吸作用、光呼吸作用、轉化酶活性(分解雙醣類蔗糖,增加單醣類的六碳糖含量),也再次抑制光合作用並累績醣類。另外,有論點指出,光合作用的下降導致葉片的衰老,可能也因為胺基酸的合成量下降,導致六碳糖的累積。這些轉化酶產生的單醣類六碳糖,作為醣訊號,再次抑制光合作用相關基因

    總結來說,當病原菌入侵,光合作用下降,植物細胞由產生碳水化合物的供源細胞,轉換成消耗能量的積貯細胞,也會引起細胞的衰老和死亡。因此可以藉由延長逆境下的光合作用,以應付逆境,防止進一步損傷,以及早期養分的再循環,來避免病原菌與逆境的危害。

 

參考資料:

https://academic.oup.com/jxb/article/58/15-16/4019/454268

https://www.researchgate.net/publication/292417729_Photosynthetic_responses_to_biotic_stress

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