پاتوژن بدنام Phytophthora infestans باعث قحطی در ایرلند و سایر مناطق اروپای غربی در قرن نوزدهم شد و همچنان تهدید بزرگی برای تولید مواد غذایی ما در سراسر جهان است.
برای مدت طولانی این یک معما بود که چگونه این ارگانیسم میکروسکوپی و سایر گیاهان فیتوفتورا مکانیکی از طریق لایه محافظ بیرونی بر روی برگهای محصولات کشاورزی عبور می کنند. آسیب شناسان گیاهان ، زیست شناسان سلولی و فیزیکدانان دانشگاه Wageningen & Research اکنون جواب این سوال را در یک همکاری بی نظیر یافته اند. کشف آنها نقاط آغازین را برای موثرتر ، کارآمدتر و پایدارتر کنترل فیتوفتورا در بلند مدت ارائه می دهد. این تحقیق در Nature Microbiology منتشر شده است.
گیاهان به طور مداوم توسط انواع عوامل بیماری زا تهدید می شوند. تعدادی از این مهاجمان ، با نام دشوار فیتوفتورا (به معنای واقعی کلمه: تخریب گیاهان) ، سالانه خسارت زیادی به انواع محصولات زراعی از جمله سیب زمینی ، گوجه فرنگی ، بادمجان ، کاکائو ، فلفل ، سویا و نخل ، بلکه همچنین در جنگل ها و ذخایر طبیعی وارد می کند. فیتوفتورا بنابراین نه تنها تهدید بزرگی برای امنیت غذایی ما محسوب می شود ، بلکه یک هزینه اقتصادی بسیار سنگین است که فقط در کشت سیب زمینی سالانه تقریباً 6-7 میلیارد یورو خسارت به بار می آورد.
دعوا کردن فیتوفتورا سخت است و باقی می ماند ، تا حدودی به این دلیل که عامل بیماری زا و هدف آن در یک مسابقه تسلیحاتی مداوم نقش دارند. برای اینکه وابستگی کمتری به محافظت از محصولات شیمیایی داشته باشیم ، سرمایه گذاری های زیادی در زمینه تولید محصولات مقاوم از طریق اصلاح نباتات انجام شده و توجه بیشتری به اشکال جدید کشت مخلوط شده است.
استفاده از مکانیک بینش
اکنون یک احتمال دیگر خود را نشان می دهد؛ جلوگیری از فیتوفتورا از دسترسی به گیاه به هیچ وجه. گیاهان به یک لایه محافظ مجهز شده اند که سارقانی مانند فیتوفتورا دفع کردن با این وجود این پاتوژن میکروسکوپی (ضخامت کمتر از یک دهم موی انسان) موفق به شکستن این لایه و آغاز روند بیماری در گیاهان می شود. علی رغم دهه ها تحقیق ، هنوز مشخص نبود که چگونه آنها به صورت مکانیکی آن لایه را شکسته اند.
برای حل این مشکل ، آسیب شناسان گیاهان و زیست شناسان سلولی از WUR با فیزیکدانان WUR متحد شدند. آنها در مکانیک ، شاخه ای از فیزیک که با تعادل و حرکت اجسام تحت تأثیر نیروهای وارد بر آنها کار می کند ، تخصص دارند. با ایجاد دانش مشترک آنها و توسعه مشترک ابزارهای جدید تحقیق ، سرانجام می توان معما را حل کرد.
چاقوی تیز
"ما این را کشف کرده ایم فیتوفتورا می تواند با ترفندهای هوشمندانه ساختار عفونی لوله ای آن را تیز کنید و سپس مانند یک چاقوی تیز سطح گیاه را برید. با این استراتژی ، فیتوفتورا می تواند میزبان خود را بدون نیروی بی رحمانه و با حداقل مصرف انرژی آلوده کند. این اولین بار است که این سازوکار آشکار می شود و یک کشف اساسی است. " جوریس اسپراکل ، استاد شیمی فیزیک و مواد نرم.
محافظت موثرتر و با دوام تر
استاد آسیب شناسی گیاهی فرانسیس گوورز بسیاری از نقاط شروع را برای کنترل می بیند فیتوفتورا موثرتر ، کارآمد و پایدار در دراز مدت ، بدون مظنونین معمول به شیمی و اصلاح نباتات درگیر هستند. "قوانین مکانیک این را به ما می گوید فیتوفتورا نمی تواند به گیاه نفوذ کند بدون اینکه ابتدا خودش را به شدت به سطح برگ متصل کند. " برای آزمایش این ایده ، به عنوان اولین اثبات امکان پذیری ، محققان برگ گیاهان سیب زمینی را با ماده ای غیر سمی و ارزان که قدرت چسبندگی برگ ها را از بین می برد ، پاشیدند. این باعث می شد که میزان عفونت حدود 65٪ کاهش یابد. در یک آزمایش بهینه شده روی سطوح مصنوعی ، این اثر حتی به 100٪ هم نزدیک شد.
تست های سریع
علاوه بر دستیابی به موفقیت اساسی و ابزارهای جدید برای بررسی کنترل این نوع بیماری های گیاهی از منظر جدید ، تحقیقات همچنین روش های جدیدی را به ارمغان آورده است ، نوعی آزمایش سریع ، که با استفاده از آنها می توان اثر سموم دفع آفات را در سریع ، دقیق و ارزان. این نیز می تواند سهم مهمی در مبارزه مداوم با بیماری های گیاهی داشته باشد.
گوورز: ”با تشکر از درگیر شدن جوریس اسپراکل و تیم او ، از جمله دانشجوی دکترای تخصصی جوچم برونخورست ، اکنون می دانیم که تعدادی از اصول اساسی فیزیکی وجود دارد که می تواند به طور بالقوه چرخشی جدید به مسابقه تسلیحاتی بین عوامل بیماری زا و گیاهان ایجاد کند. درمجموع ، این تحقیق یک نمونه واقعاً خوب از چگونگی همکاری های فراتر از مرزهای انضباطی می تواند منجر به پیشرفت های جدید شود. "