7.2.8.3. Салициловая кислота

Салициловая кислота, выделенная из ивы (Salix) еще в XIX в., нашла ши­рокое применение в медицине. Самое известное производное — ацетилсали­циловая кислота (аспирин).

Биосинтез салицилата начинается с активизации фенилаланинаммиаклиазы (ФАЛ): она превращает фенилалланин в транс-коричную кислоту, которая при дальнейшем окислении дает бензоат. Бензоатгидроксилаза окисляет его до са­лицилата. Салицилат может депонироваться в виде неактивного гликозида.

Физиологический эффект салицилатов в растениях открыт в 1980-х г. при изучении термогенеза у ароидных. Sauromatum guttatum — субтропическое расте­ние с типичной для ароидных стратегией опыления (рис. 7.24). Женские цветки собраны на початке у основания в камере, образованной покрывалом. Выше расположены щетинки, прилегающие к покрывалу, а также тычинки. Початок венчает утолщенный стерильный придаток. Покрывало отогнуто и образует посадочную площадку для опылителей.

Первый термогенный эпизод начинается в середине ночи с нагревания сте­рильного придатка и длится около 7 ч (рис. 7.24, А). Разница температур (∆t°) между початком и окружающей средой достигает 12 °С. При этом испаряются вещества, имитирующие запах гниющего мяса. На запах слетаются насекомые-опылители и забираются по покрывалу в нижнюю камеру. Их обратному выхо­ду препятствуют щетинки. Насекомые остаются на день в камере, а вечером их ожидает второй (14-часовой) термогенный эпизод: разогревается нижняя часть початка (перепад температур ∆t° = 10 °С) (рис. 7.24, Б). Пыльники раскрывают­ся и осыпают насекомых пыльцой. Щетинки к этому времени усыхают, и опы­лители свободно покидают камеру.

Термогенные эпизоды распределены в течение суток так, что начало перво­го эпизода у одних растений в данной популяции совпадает с освобождением насекомых после второго эпизода у других. В верхнем придатке за день до цве­тения салициловая кислота накапливается с 12.00 и достигает максимума в 17.00 часов. Концентрация салицилата повышается в 100 раз. В середине ночи уровень салицилата повышается в нижней части початка. После термогенеза уровень салицилата возвращается к исходному (около 10—15 ммоль).

В вырезанном из растения початке термогенез можно вызвать экзогенным салицилатом, причем в темноте салицилата нужно добавить больше, чем на свету. Очевидно, Sauromatum не склонен к термогенезу, если соцветие нахо­дится в почве и не доступно для опылителей. По-видимому, салициловая кис­лота индуцирует синтез мРНК альтернативной оксидазы (см. подразд. 4.3.10). Под действием салицилата в придатке повышается содержание летучих ве­ществ, привлекающих насекомых.

Вряд ли салициловая кислота является непосредственным триггером пото­ка электронов в ЭТЦ митохондрий, так как повышение ее уровня наблюдают­ся не у всех термогенных видов. Так, при развитии стробила саговников (Cycas), цветка виктории королевской (Victoria regia) или соцветия у пальм температу­ра повышается, но термогенез не связан с салицилатом. Уровень салицилата в листьях риса повышен, но рис почти не способен к термогенезу. Таким обра­зом, регуляция термогенеза салициловой кислотой характерна для ароидных и некоторых других растений. У ряски (Lemna gibba) добавление салицилата сти­мулирует цветение.

Салициловая кислота регулирует ответ при действии патогенов. Например, при обработке салицилатом повышается устойчивость табака к вирусу табач­ной мозаики. При механическом повреждении активизируется начальный фер­мент биосинтеза салицилата — фенилаланинаммиаклиаза (ФАЛ). Если расте­ние не может синтезировать салицилат (блокированы гены ФАЛ или бензоатгидроксилазы), его иммунная реакция снижается.

При обработке салициловой кислотой синтезируются PR-белки {pathogenesis related) различных классов. PR-1-класс отвечает за системную устойчивость (т. е. устойчивость всего растения, далеко от непосредственного места контакта с патогеном). Белки PR-1 токсичны для грибов.

Рис. 7.24. Термогенез у Sauromatum guttatum (ароидные) (А, Б)

и салициловая кислота (В).

Q — выделение тепла

Белки PR-2 — β-1,3-глюканазы, расщепляющие глюканы клеточной стенки. Фрагменты глюканов также способны вызывать иммунную реакцию раститель­ных клеток. Класс белков

PR-3 — хитиназы, они расщепляют хитин клеточных стенок грибов. К классу PR-4 относят гевеинподобные белки, отвечающие за застывание латекса. Эти физиологические ответы частично перекрываются с ответами на этилен и жасминовую кислоту (см. подразд. 7.2.7.6, 7.2.7.9, 7.2.8.2).

Салициловая кислота вызывает синтез ФАЛ, усиливая собственный био­синтез. Кроме того, салициловая кислота может связываться с некоторыми Fe-содержащими белками (например, с каталазой). При взаимодействии с салицилатом активность каталазы падает, концентрация перекиси водорода и дру­гих активных форм кислорода растет. К этому же эффекту приводит взаимо­действие салицилата с аскорбатоксидазой. Повышение концентрации актив­ных форм кислорода стимулирует образование новых порций салициловой кислоты, что также усиливает эффект. Высокие дозы салицилата вызывают гибель клеток (запускается реакции сверхчувствительности).

Таким образом, салицилат не только регулирует процессы через рецептор-ные системы, но и непосредственно участвует в аллостерической регуляции работы ряда ферментов, т. е. для развития физиологического ответа необходи­ма сравнительно высокая концентрация салицилата (до 10 ^-3—10 ^-5 моль/л). Это не характерно для «типичных» гомонов (см. подразд. 7.2.1.1), поэтому включе­ние салицилата в список фитогормонов дискуссионно.