Pomaganie roślinom w walce z patogenami poprzez poprawę ich układu odpornościowego

Pomaganie roślinom w walce z patogenami poprzez poprawę ich układu odpornościowego

Cywilizacja, jaką znamy dzisiaj, nie mogłaby ewoluować ani przetrwać bez odpowiedniego zaopatrzenia w żywność. – Norman Borlaug

Większość ludzi nigdy o tym nie słyszała Norman Borlaug. Jest jak dotąd jedynym naukowcem rolniczym, który kiedykolwiek zdobył Pokojową Nagrodę Nobla. Jego praca nad rozwojem wysokoplennych i odpornych na choroby zbóż pozwoliła zaoszczędzić ponad miliard (tak, miliard) ludzie z głodu.

Chociaż wypowiedział te słowa prawie 50 lat temu, jego przesłanie nie mogło być dziś bardziej aktualne. Żyjemy w świecie, który ma przekraczać dziewięć miliardów ludzi do około 2050 r, a obecnie niektóre 800 mln osób nie masz wystarczającej ilości jedzenia, aby żyć zdrowo i aktywnie.

Projekty Organizacji Narodów Zjednoczonych ds. Wyżywienia i Rolnictwa, których potrzebujemy zwiększyć produkcję żywności o co najmniej 70% aby dostosować się do tego gwałtownego wzrostu liczby ludności. To trudne zadanie, które jest jeszcze trudniejsze przez fakt, że prawie 20% światowych zbiorów jest tracone z powodu chorób roślin. Jednym z najskuteczniejszych sposobów zwalczania tych chorób jest kontrola chemiczna – stosowanie pestycydów. Jednak patogeny mogą szybko rozwinąć odporność na pestycydy, co może następnie wymagać coraz większego użycia w celu utrzymania produkcji. Istnieje również obawy dotyczące środowiska i zdrowia związane z zastosowaniem potencjalnie toksycznych chemikaliów na polach.

Istnieje pilne zapotrzebowanie na bezpieczniejsze i bardziej zrównoważone metody ochrony upraw. Tu właśnie wkraczamy my, patolodzy roślin. Patolog roślin specjalizuje się w zdrowiu roślin w taki sam sposób, w jaki lekarz specjalizuje się w zdrowiu ludzi, a my niestrudzenie pracujemy nad ochroną naszego zaopatrzenia w żywność.

Nowy obszar badań w wojnie z patogenami skupia się na wzmocnieniu naturalnego układu odpornościowego rośliny. Jeśli roślina może sama zwalczyć infekcję, możemy zmniejszyć ilość potrzebnych pestycydów. Podobnie jak w przypadku szczepienia dzieci, aby chronić je przed przyszłymi chorobami, patolodzy roślin stosują tę samą metodologię do „uodporniania” roślin przed patogenami w celu wzmocnienia ich odporności immunologicznej przed najeźdźcami. Ta metoda pobudzania układu odpornościowego roślin może być bezpiecznym i skutecznym sposobem na uratowanie części globalnych zbiorów, które są obecnie tracone z powodu chorób.

rośliny w stresie1Specjalista od manioku sprawdza chorą uprawę w północno-wschodniej Tajlandii. CIAT, CC BY-SA

Zrozumienie układu odpornościowego roślin

Rośliny są w naturalny sposób narażone na działanie różnych drobnoustrojów chorobotwórczych, takich jak bakterie, grzyby i wirusy. W przeciwieństwie do ludzi, którzy potrafią fizycznie unikać infekcji, rośliny są nieruchome. Dlatego każda komórka rośliny musi się bronić przed atakiem. Rośliny mają wielopoziomowy układ odpornościowy, który pomaga im w walce z tymi mikroorganizmami. Działa w sposób bardzo podobny do ludzkiego układu odpornościowego.

Rośliny wykrywają patogeny, rozpoznając „wzorce” drobnoustrojów. Są to unikalne cechy rodzaju drobnoustroju (pomyśl o wici bakteryjnej), który roślina rozpoznała jako „nie-ja”. Możemy utożsamić tę zdolność z rozpoznawaniem antygenów przez organizm ludzki, co wywołuje odpowiedź immunologiczną. Niestety, patogeny nieustannie ewoluują, aby uniknąć rozpoznania, zazwyczaj poprzez osłanianie lub ukrywanie tych wzorców. Ta zdolność pozwala im skolonizować komórki rośliny, zanim zdołają rozwinąć skuteczną odpowiedź immunologiczną.

Przygotowanie do obrony jest jak szczepienie

Jednym z naszych głównych celów badawczych jest wykorzystanie tych wzorców w celu przygotowania roślinny układ odpornościowy, tworząc lepszą ochronę przed drobnoustrojami chorobotwórczymi, zamiast tradycyjnych metod kontroli chemicznej.


 Otrzymuj najnowsze wiadomości e-mail

Tygodnik Codzienna inspiracja

Zasada "uzbrajanie obronne” jest bardzo podobny do tego, jak opracowujemy szczepionki do leczenia chorób ludzkich. Szczepionka działa jako oszust patogenów. Skłania układ odpornościowy do myślenia, że ​​jest atakowany, co stymuluje reakcje obronne, takie jak wytwarzanie przeciwciał. Tworzy to pamięć obronną, umożliwiając układowi odpornościowemu zapamiętanie konkretnego patogenu, jeśli organizm napotka go w przyszłości. Może wtedy reagować szybko i solidnie, dzięki pamięci zaszczepionej przez szczepionkę.

Możemy zastosować tę samą zasadę do relacji roślina-patogen. Na przykład, po zidentyfikowaniu interesującego wzorca patogenu, pracujemy nad jego wyizolowaniem i oczyszczeniem. Ten krok przypomina produkcję szczepionki. Możemy następnie zaszczepić roślinę oczyszczonym wzorem – np. wstrzykując ją strzykawką do łodygi lub liści. Celem jest stymulacja naturalnej odpowiedzi immunologicznej rośliny, co skutkuje szybszą i/lub silniejszą odpowiedzią obronną, gdy następnym razem roślina napotka ten patogen.

Zasadniczo upewniamy się, że rośliny są przygotowane do walki przed atakiem wroga. Zagruntowane rośliny wykazują zwiększoną tolerancję na infekcje, która często charakteryzuje się mniejszą liczbą objawów i zmniejszoną populacją patogenów w roślinie. Chociaż zagruntowane rośliny nie zostały jeszcze wdrożone na dużą skalę w rolnictwie komercyjnym, naukowcy aktywnie prowadzą badania nad wykorzystaniem gruntowanie obronne zarówno w szklarni, jak i na polu; ustawienia ochrony przed bakteriami, wirusami i grzybami.

Moje własne badania skupiają się przede wszystkim na wykorzystaniu primingu obronnego do ochrony przed patogenem bakteryjnym zwanym Xylella fastidiosa to ma wpływ na wielomiliardowy przemysł winny, stołowy i winogronowy z rodzynkami. Powoduje chorobę Pierce'a, która kosztuje stan Kalifornia ponad 100 milionów USD rocznie w wydatkach na straty plonów i staraniach, aby je leczyć. Obecnie nie ma lekarstwa na choroby wywoływane przez ten patogen roślinny, ale naszym celem jest wykorzystanie primingu obronnego do pokonania go.

rośliny w stresie2Rośliny też chorują! Grzyb rdzy łodygi na pszenicy. Yue Jin, Dział Badań Rolniczych

Potencjał w rolnictwie komercyjnym

W przeciwieństwie do ludzkiego układu odpornościowego, w którym reakcje obronne są specyficzne dla konkretnego zarazka, efekty torowania u roślin mają szerokie spektrum, chroniąc roślinę przed szeroką gamą chorób i szkodników owadzich.

Inną ważną korzyścią z inicjowania obrony jest to, że nie ma żadnego zmniejszenia kondycji roślin – rośliny nadal rosną i rozmnażają się normalnie. Jest to kluczowa zaleta w rolnictwie komercyjnym, gdzie sukces zależy od wysokich plonów.

Ponadto stan początkowy jest trwały i może być utrzymywany długo po początkowym bodźcu. Aktualne badania wykazały również, że rośliny mogą przekazywać tę pamięć obronną swojemu potomstwu, zapewniając: ochrona wielopokoleniowa bez żadnych modyfikacji genetycznych.

Potrzebne są dalsze badania, aby lepiej zrozumieć mechanizmy molekularne stojące za tym zjawiskiem, ale pobudzanie obrony wydaje się być cennym i obiecującym narzędziem w przyszłości zrównoważonego rolnictwa.

O autorzeKonwersacje

rapicavoli jeannetteJeannette Rapicavoli jest doktorantką w dziedzinie patologii roślin na Uniwersytecie Kalifornijskim w Riverside. Moje badania skupiają się na molekularnych podstawach oddziaływań gospodarz-patogen bakterii patogennych roślin bytujących w ksylemie, czyli tkance przewodzącej wodę układu naczyniowego roślin. W szczególności pracuję z patogenem bakteryjnym, który powoduje poważne choroby winorośli i cytrusów, wśród innych ważnych gospodarczo żywicieli roślinnych. Obecnie moje badania uwypukliły rolę polisacharydów powierzchni komórek bakteryjnych jako wyzwalaczy wrodzonego układu odpornościowego roślin.

Ten artykuł został pierwotnie opublikowany w Konwersacje. Przeczytać oryginalny artykuł.

Powiązana książka:

at

Może Ci się spodobać

śledź InnerSelf na

facebook iconikona twittericon youtubeikona instagramikona kuflaikona rss

 Otrzymuj najnowsze wiadomości e-mail

Tygodnik Codzienna inspiracja

DOSTĘPNE JĘZYKI

enafarzh-CNzh-TWdanltlfifrdeeliwhihuiditjakomsnofaplptroruesswsvthtrukurvi

NAJCZESCIEJ CZYTANE

uważność i taniec zdrowie psychiczne 4 27
Jak uważność i taniec mogą poprawić zdrowie psychiczne
by Adrianna Mendrek, Uniwersytet Biskupów
Przez dziesięciolecia uważano, że kora somatosensoryczna jest odpowiedzialna jedynie za przetwarzanie sensoryczne…
niemożność ładowarki 9 19
Nowa zasada dotycząca ładowarki USB-C pokazuje, w jaki sposób unijne organy regulacyjne podejmują decyzje dla świata
by Renaud Foucart, Uniwersytet Lancaster
Czy kiedykolwiek pożyczyłeś ładowarkę od znajomego tylko po to, by stwierdzić, że nie jest kompatybilna z Twoim telefonem? Lub…
facet. kobieta i dziecko na plaży
Czy to jest ten dzień? Zwrot Dnia Ojca
by Will Wilkinson
To Dzień Ojca. Jakie jest znaczenie symboliczne? Czy w twoim…
jak działają środki przeciwbólowe 4 27
W jaki sposób środki przeciwbólowe faktycznie zabijają ból?
by Rebecca Seal i Benedict Alter, University of Pittsburgh
Bez odczuwania bólu życie jest bardziej niebezpieczne. Aby uniknąć kontuzji, ból każe nam użyć…
a co z serkiem wegańskim 4 27
Co powinieneś wiedzieć o wegańskim serze
by Richard Hoffman, Uniwersytet Hertfordshire
Na szczęście dzięki rosnącej popularności weganizmu producenci żywności zaczęli…
efekty zdrowotne bpa 6 19
Jakie dekady badań dokumentują skutki zdrowotne BPA?
by Tracey Woodruff, Uniwersytet Kalifornijski, San Francisco
Niezależnie od tego, czy słyszałeś o chemicznym bisfenolu A, lepiej znanym jako BPA, badania pokazują, że…
jak zaoszczędzić pieniądze na jedzeniu 0 6
Jak zaoszczędzić na rachunkach za jedzenie i nadal jeść smaczne, pożywne posiłki?
by Clare Collins i Megan Whatnall, Uniwersytet w Newcastle
Ceny artykułów spożywczych wzrosły z wielu powodów, w tym rosnących kosztów…
zrównoważenie oceanów 4 27
Zdrowie oceanu zależy od ekonomii i idei ryb nieskończoności
by Rashid Sumaila, Uniwersytet Kolumbii Brytyjskiej
Rdzenni Starsi podzielili się ostatnio swoim przerażeniem z powodu bezprecedensowego spadku liczby łososi…

Nowe postawy - nowe możliwości

InnerSelf.comClimateImpactNews.com | InnerPower.net
MightyNatural.com | WholisticPolitics.pl | Rynek wewnętrzny
Copyright © 1985 - Publikacje wewnętrzne 2021. Wszelkie prawa zastrzeżone.