Defense mechanism in plants – Structural and biochemical (pre and postinfection) cross-protection

Defense mechanism in plants – Structural and biochemical (pre and postinfection) cross-protection [पौधों में रक्षा तंत्र – संरचनात्मक और जैव रासायनिक (संक्रमण से पहले और बाद की) क्रॉस-प्रोटेक्शन]:- Plants, like animals, have evolved complex defense mechanisms to protect themselves from pathogens, herbivores, and environmental stressors. These defense systems can be divided into structural and biochemical mechanisms, which may act either pre-infection (preventing pathogen entry) or post-infection (limiting pathogen spread or damage).

[पौधों ने भी जंतुओं की तरह, रोगजनकों, शाकाहारी जीवों और पर्यावरणीय तनावों से अपनी रक्षा के लिए जटिल रक्षा तंत्र विकसित किए हैं। ये रक्षा प्रणालियाँ संरचनात्मक और जैव रासायनिक तंत्रों में विभाजित की जा सकती हैं, जो या तो संक्रमण से पहले (रोगजनकों को प्रवेश करने से रोकने) या संक्रमण के बाद (रोगजनकों के प्रसार या क्षति को सीमित करने) काम करती हैं।]

Structural Defense Mechanisms (संरचनात्मक रक्षा तंत्र):-

i. Pre-infection Structural Defenses (संक्रमण पूर्व संरचनात्मक रक्षण):- Structural barriers in plants are their first line of defense, and they work by preventing pathogens from entering or colonizing plant tissues.

(संरचनात्मक बाधाएँ पौधों की पहली रक्षा पंक्ति होती हैं, जो रोगजनकों को पौधों के ऊतकों में प्रवेश या कॉलोनी निर्माण होने से रोकती हैं।)

Cuticle (क्यूटिकल):- The outermost layer of plant epidermis, made of cutin and waxes, forms a hydrophobic barrier that limits pathogen adhesion and entry.

(पौधे की बाहरी सतह, जो क्यूटिन और वैक्स से बनी होती है, एक हाइड्रोफोबिक बाधा बनाती है, जो रोगजनकों के चिपकने और प्रवेश को सीमित करती है।)

Cell Walls (कोशिका भित्ति):- The plant cell wall is composed of cellulose, hemicellulose, and pectin. It provides mechanical strength and acts as a physical barrier against pathogen penetration.

(पौधों की कोशिका भित्ति सेल्यूलोज, हेमीसेल्यूलोज, और पेक्टिन से बनी होती है, जो यांत्रिक मजबूती प्रदान करती है और रोगजनकों को प्रवेश करने से रोकने वाली भौतिक बाधा के रूप में काम करती है।)

Stomatal Closure (रंध्र बंद होना):- Plants can actively close their stomata to prevent pathogen entry. Many pathogens use stomata as entry points, so this dynamic closure can block them.

(पौधे सक्रिय रूप से अपने रंध्र बंद कर सकते हैं ताकि रोगजनक प्रवेश न कर सके। कई रोगजनक रंध्र का उपयोग प्रवेश बिंदु के रूप में करते हैं, इसलिए यह गतिशील बंद होना उन्हें रोक सकता है।)

Trichomes (ट्राइकोम्स):- Hair-like structures that cover the epidermis and can physically deter herbivores and limit pathogen access.

(रोम जैसी संरचनाएँ जो अधिचर्म को ढकती हैं और शाकाहारी जीवों को भौतिक रूप से रोकने और रोगजनकों की पहुँच को सीमित करने का काम करती हैं।)

Tyloses (टायलोसिस):- Balloon-like outgrowths that can block xylem vessels and inhibit the spread of vascular pathogens.

(गुब्बारे जैसी संरचनाएँ जो जाइलम वाहिकाओं को अवरुद्ध कर सकती हैं और संवहनी रोगजनकों के प्रसार को रोक सकती हैं।)

ii. Post-infection Structural Defenses (संक्रमण पश्चात संरचनात्मक रक्षा):- Once the pathogen has breached the initial barriers, plants may strengthen their defenses to contain or kill the invader.

(एक बार जब रोगजनक प्रारंभिक बाधाओं को पार कर लेता है, तो पौधे अपनी रक्षा को मजबूत कर सकते हैं ताकि आक्रमणकारी को रोक सकें या नष्ट कर सकें।)

Callose Deposition (कैलोस जमाव):- Callose is a carbohydrate polymer that is deposited at the site of infection or injury, reinforcing cell walls and blocking pathogen movement.

(कैलोस एक कार्बोहाइड्रेट पॉलीमर है जो संक्रमण या चोट की जगह पर जमा होता है, कोशिका भित्तियों को मजबूत करता है और रोगजनकों की गति को अवरुद्ध करता है।)

Papillae Formation (पैपिला निर्माण):- Localized thickening of the cell wall at infection sites, often due to deposition of callose, lignin, or other substances.

(संक्रमण स्थलों पर कोशिका भित्ति का स्थानीय रूप से मोटा होना, अक्सर कैलोस, लिग्निन, या अन्य पदार्थों के जमाव के कारण।)

Hypersensitive Response (हाइपरसेंसिटिव प्रतिक्रिया) (HR):- A localized cell death at the infection site, cutting off the pathogen from a nutrient source and preventing its spread. This programmed cell death is a form of rapid post-infection defense.

(संक्रमण स्थल पर स्थानीयकृत कोशिका मृत्यु, जो रोगजनक को पोषक स्रोत से काट देती है और उसके प्रसार को रोकती है। यह प्रोग्राम्ड कोशिका मृत्यु तेजी से संक्रमण के बाद की रक्षा का एक रूप है।)

Biochemical Defense Mechanisms (जैव रासायनिक रक्षा तंत्र):-

i. Pre-infection Biochemical Defenses (संक्रमण पूर्व जैव रासायनिक रक्षा):- These defenses are present in the plant before the pathogen attacks, and they involve the production of antimicrobial compounds that inhibit pathogen growth.

(ये रक्षण पौधे में पहले से ही मौजूद होते हैं और इसमें रोगजनकों की वृद्धि को रोकने वाले एंटीमाइक्रोबियल यौगिकों का उत्पादन शामिल होता है।)

Secondary Metabolites (द्वितीयक मेटाबोलाइट्स):- Many plants produce toxic secondary metabolites that deter herbivores or kill pathogens. Examples include:

(कई पौधे विषाक्त द्वितीयक मेटाबोलाइट्स का उत्पादन करते हैं, जो शाकाहारी जीवों को रोकते हैं या रोगजनकों को मारते हैं। उदाहरण:)

i. Alkaloids (e.g., nicotine, quinine) – Toxic to herbivores and pathogens.

[एल्कलॉइड्स (जैसे, निकोटिन, कुनैन) – शाकाहारी जीवों और रोगजनकों के लिए विषाक्त।]

ii. Terpenoids (e.g., menthol, limonene) – Possess antimicrobial and insecticidal properties.

[टर्पीनॉइड्स (जैसे, मेंथॉल, लिमोनीन) – एंटीमाइक्रोबियल और कीटनाशक गुण रखते हैं।]

iii. Phenolics (e.g., tannins, flavonoids) – Act as antioxidants and antimicrobial agents.

[फीनॉलिक्स (जैसे, टैनिन्स, फ्लेवोनॉइड्स) – एंटीऑक्सीडेंट और एंटीमाइक्रोबियल एजेंट के रूप में कार्य करते हैं।]

Phytoanticipins (फाइटोएंटिसिपिन्स):- Preformed antimicrobial compounds stored in the plant, ready for release when the plant is attacked. An example is saponins, which can disrupt cell membranes of fungi.

(पौधे में पहले से मौजूद एंटीमाइक्रोबियल यौगिक, जो पौधे पर हमले के समय रिलीज़ होते हैं। एक उदाहरण सैपोनिन्स है, जो कवक की कोशिका झिल्लियों को नुकसान पहुँचा सकते हैं।)

ii. Post-infection Biochemical Defenses (संक्रमण पश्चात जैव रासायनिक रक्षा):- When pathogens breach structural defenses, plants can activate biochemical responses to contain the infection and prevent further damage.

(जब रोगजनक संरचनात्मक रक्षा को तोड़ते हैं, तो पौधे संक्रमण को सीमित करने और आगे के नुकसान को रोकने के लिए जैव रासायनिक प्रतिक्रियाएँ सक्रिय कर सकते हैं।)

Pathogenesis-Related (PR) Proteins [रोगजनक-सम्बंधित (PR) प्रोटीन]:- After infection, plants can produce PR proteins that have antimicrobial properties. Examples include:

(संक्रमण के बाद, पौधे एंटीमाइक्रोबियल गुणों वाले PR प्रोटीन का उत्पादन कर सकते हैं। उदाहरण:)

Chitinases (काइटिनेज़):- Break down the chitin in fungal cell walls.

(कवक की कोशिका भित्ति में काइटिन को तोड़ती हैं।)

Glucanases (ग्लूकानेज़):- Degrade the glucans in fungal and oomycete cell walls.

(कवक और ओमाइसिटीज की कोशिका भित्ति में ग्लूकैन को नष्ट करती हैं।)

Protease Inhibitors (प्रोटीएज़ इन्हिबिटर्स):- Inhibit the proteases secreted by pathogens to degrade plant tissues.

(प्रोटीएज़ को रोकते हैं, जो रोगजनक पौधों के ऊतकों को तोड़ने के लिए स्रावित करते हैं।)

Phytoalexins (फाइटोएलेक्सिन्स):- Unlike phytoanticipins, these antimicrobial compounds are synthesized de novo in response to infection. For example, resveratrol (produced by grapevines) has antifungal activity.

[फाइटोएंटिसिपिन्स के विपरीत, ये एंटीमाइक्रोबियल यौगिक संक्रमण के जवाब में नए सिरे से संश्लेषित होते हैं। उदाहरण के लिए, अंगूर की बेलों द्वारा उत्पादित रेस्वेराट्रॉल में कवकरोधी गतिविधि होती है।]

Reactive Oxygen Species (प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियाँ) (ROS):- Plants produce ROS like hydrogen peroxide (H₂O₂) at infection sites, which can directly kill pathogens or signal further defense responses.

[पादप संक्रमण स्थलों पर हाइड्रोजन परोक्साइड (H₂O₂) जैसे ROS का उत्पादन करते हैं, जो सीधे रोगजनकों को मार सकते हैं या आगे की रक्षा प्रतिक्रियाओं को संकेत दे सकते हैं।]

Salicylic Acid (SA), Jasmonic Acid (JA), and Ethylene (ET) [सैलिसिलिक अम्ल (SA), जैस्मोनिक अम्ल (JA), और एथिलीन (ET)]:- These are signaling molecules that regulate plant defense pathways. SA is typically associated with resistance to biotrophic pathogens (those that feed on living tissue), while JA and ET are linked to defenses against necrotrophic pathogens (those that kill tissue) and herbivores.

[ये सिग्नलिंग अणु हैं जो पौधे की रक्षा मार्गों को नियंत्रित करते हैं। SA आमतौर पर बायोट्रोफिक रोगजनकों (जो जीवित ऊतक पर भोजन करते हैं) के प्रति प्रतिरोध से जुड़ा होता है, जबकि JA और ET नेक्रोट्रोफिक रोगजनकों (जो ऊतक को मारते हैं) और शाकाहारी जीवों के प्रति रक्षा से जुड़े होते हैं।]

Cross-Protection (Pre and Post-infection) []क्रॉस-प्रोटेक्शन (संक्रमण पूर्व औरपश्च):- Cross-protection refers to a phenomenon where prior infection by a less virulent strain of a pathogen can protect the plant against subsequent infections by more virulent strains. It can occur at both pre-infection and post-infection stages:

(क्रॉस-प्रोटेक्शन उस घटना को संदर्भित करता है जहाँ किसी कम रोगकारी रोगजनक के पहले संक्रमण से पौधे को बाद में अधिक रोगकारी रोगजनकों के प्रति सुरक्षा मिलती है। यह संक्रमण पूर्व और पश्च दोनों अवस्थाओं में हो सकता है:)

i. Pre-infection Cross-protection (संक्रमण पूर्व क्रॉस-प्रोटेक्शन):- In this case, the prior infection or exposure to a pathogen or a non-lethal dose of a pathogen triggers an enhanced state of readiness in the plant’s defenses (similar to immune memory in animals). For example:

[इसमें, संक्रमण से पहले या रोगजनक की गैर-घातक डोज के संपर्क से पौधे की रक्षा की तैयारी की एक उन्नत स्थिति (जंतुओं में प्रतिरक्षा स्मृति के समान) उत्पन्न होती है। उदाहरण:]

Systemic Acquired Resistance (सिस्टमिक एक्वायर्ड प्रतिरोधकता) (SAR):- This is a long-lasting defense response activated throughout the plant, even in uninfected tissues, following a localized infection. SAR is often mediated by salicylic acid and involves the production of PR proteins and other defense molecules that can fend off future infections.

(यह एक दीर्घकालिक रक्षा प्रतिक्रिया है जो पौधे में, यहाँ तक कि अप्रभावित ऊतकों में भी, एक स्थानीयकृत संक्रमण के बाद सक्रिय होती है। SAR अक्सर सैलिसिलिक अम्ल द्वारा मध्यस्थ होता है और इसमें PR प्रोटीन और अन्य रक्षा अणुओं का उत्पादन शामिल होता है जो भविष्य के संक्रमणों को रोक सकते हैं।)

Induced Systemic Resistance (प्रेरित सिस्टमिक प्रतिरोधकता) (ISR):- This is triggered by beneficial microbes (like certain rhizobacteria), which "prime" the plant to respond more rapidly and effectively to pathogen attack. Unlike SAR, ISR is often linked to jasmonic acid and ethylene signaling pathways.

[यह लाभकारी सूक्ष्मजीवों (जैसे कुछ राइज़ोबैक्टीरिया) द्वारा ट्रिगर होती है, जो पादप रोगजनकों के हमले का अधिक तेजी और प्रभावी ढंग से जवाब देने के लिए "प्राइम" करती हैं। SAR के विपरीत, ISR आमतौर पर जैस्मोनिक अम्ल और एथिलीन सिग्नलिंग मार्गों से जुड़ा होता है।]

ii. Post-infection Cross-protection (संक्रमण पश्चात क्रॉस-प्रोटेक्शन):-

Localized Cross-protection (स्थानीय क्रॉस-प्रोटेक्शन):- After an initial infection, plants may strengthen their cell walls, accumulate antimicrobial compounds, or undergo hypersensitive responses at the infection site. This localized reaction can limit the spread of the pathogen and prevent subsequent infections in nearby tissues.

(प्रारंभिक संक्रमण के बाद, पौधे अपनी कोशिका भित्तियों को मजबूत कर सकते हैं, एंटीमाइक्रोबियल यौगिक जमा कर सकते हैं, या संक्रमण स्थल पर हाइपरसेंसिटिव प्रतिक्रियाओं से गुजर सकते हैं। यह स्थानीय प्रतिक्रिया रोगजनक के प्रसार को सीमित कर सकती है और आसपास के ऊतकों में बाद के संक्रमणों को रोक सकती है।)

Signal Transduction (सिग्नल ट्रांसडक्शन):- The activation of defense signaling molecules (e.g., SA, JA, ET) after a primary infection can set off a cascade of defense reactions, "priming" the plant for a more rapid and intense response upon subsequent attacks.

[एक प्राथमिक संक्रमण के बाद रक्षा सिग्नलिंग अणुओं (जैसे SA, JA, ET) का सक्रियण रक्षा प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला शुरू कर सकता है, जिससे पौधा बाद के हमलों पर अधिक तेज़ और तीव्र प्रतिक्रिया के लिए "प्राइम" हो जाता है।]

Example of Cross-Protection in Plants (पौधों में क्रॉस-प्रोटेक्शन का उदाहरण):- One well-studied example is the cross-protection observed in citrus plants. A mild strain of Citrus Tristeza Virus (CTV) can induce systemic resistance in the plant, protecting it from more virulent strains of the same virus.

[एक अध्ययन किया हुआ उदाहरण सिट्रस पौधों में देखा गया क्रॉस-प्रोटेक्शन है। सिट्रस ट्रिस्टेज़ा वायरस (CTV) के हल्के स्ट्रेन द्वारा सिस्टेमिक प्रतिरोध उत्पन्न किया जा सकता है, जिससे यह पौधा उसी वायरस के अधिक रोगकारी स्ट्रेनों से सुरक्षित हो जाता है।]

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Conclusion (निष्कर्ष):- In summary, the defense mechanisms in plants involve a highly coordinated system of structural and biochemical barriers that work both pre- and post-infection to fend off pathogens. Cross-protection, through mechanisms like SAR and ISR, allows plants to boost their defenses and effectively manage subsequent attacks by pathogens.

(सारांश में, पौधों में रक्षा तंत्र एक अत्यधिक समन्वित प्रणाली है, जिसमें संरचनात्मक और जैव रासायनिक बाधाएँ शामिल हैं, जो दोनों संक्रमण से पहले और बाद में रोगजनकों से निपटने के लिए काम करती हैं। क्रॉस-प्रोटेक्शन, SAR और ISR जैसी प्रक्रियाओं के माध्यम से, पौधों को अपनी रक्षा को बढ़ाने और रोगजनकों द्वारा किए गए बाद के हमलों को प्रभावी ढंग से प्रबंधित करने की अनुमति देता है।)