چگونه گیاهان از خود در برابر میکروارگانیسم های بیماری زا دفاع می کنند؟ این یک پازل پیچیده است که تیمی از زیست شناسان از دانشگاه آمستردام قطعه جدیدی از آن را حل کرده اند. این تیم به رهبری هارولد ون دن بورگ کشف کردند که در حالی که منافذ آب (هیداتودها) در برگ ها نقطه ورود باکتری ها را فراهم می کنند، آنها همچنین بخشی فعال از دفاع در برابر این مهاجمان هستند. تحقیقات این تیم اکنون در مجله منتشر شده است زیست شناسی کنونی.
هر کسی که عادت به دادن آب فراوان به گیاهان دارد، ممکن است این پدیده را بشناسد: قطرات کوچک شیره گیاه که گاهی در لبه برگ ها ظاهر می شوند، به خصوص در شب. هنگامی که گیاهان بیشتر از آنچه که در اثر تبخیر از دست می دهند از طریق ریشه خود آب می گیرند، می توانند از منافذ آب خود در حاشیه برگ برای آزادسازی آب اضافی استفاده کنند. منافذ به معنای واقعی کلمه از بالا رفتن فشار آب ریشه جلوگیری می کنند. این یک مکانیسم مهم است، اما در عین حال خطرناک است. میکروارگانیسم های بیماری زا می توانند از طریق این قطرات شیره وارد رگه های گیاه شوند تا منافذ آب را مستعمره کنند.
بنابراین زیست شناسان برای مدت طولانی از خود می پرسند: گیاهان چگونه از خود در برابر این نقطه ورودی باز دفاع می کنند؟ آیا آن منافذ آب، هیداتدها، غدد بی دفاعی هستند که اجازه ورود فراوان به آفات مضر را می دهند؟ یا به گونه ای تکامل یافته اند که بخشی از خط دفاعی گیاه در برابر عوامل بیماری زا هستند؟
خط دفاع
تیمی از محققان مؤسسه علوم زیستی Swammerdam در دانشگاه آمستردام شواهدی پیدا کرده اند که مورد دوم وجود دارد. در مجله زیست شناسی کنونی، آنها آزمایشات خود را با گیاه مدل Arabidopsis و دو نوع مضر توصیف می کنند باکتری. آرابیدوپسیس یا شاهی تال به همه انواع کلم و سایر خوراکی ها مربوط می شود گیاهان در خانواده Brassicaceae زیست شناسان کشف کردند که منافذ آب بخشی از اولین و دومین خط دفاعی گیاه در برابر باکتری ها هستند. به عبارت دیگر، آنها هم در واکنش سریع اولیه و هم در اقدامات بعدی علیه مهاجمان نقش دارند.
هارولد ون دن بورگ، که سرپرستی تیم محققین را بر عهده داشت، توضیح میدهد: «برای این مطالعه، ما از جهشیافتههای آرابیدوپسیس با نقص در آنها استفاده کردیم. سیستم ایمنی بدن که آنها را مستعد ابتلا به عفونت با باکتریهای Xanthomonas campestris و Pseudomonas syringae میکند. ما این باکتری ها را انتخاب کردیم زیرا باعث مشکلات بدنام در کشاورزی می شوند. در اینجا از آنها برای کمک به باز کردن سیستم ایمنی گیاه استفاده شد.
ما توانستیم ثابت کنیم که دو کمپلکس پروتئینی (برای علاقه مندان: BAK1 و EDS1-PAD4-ADR1) از تکثیر باکتری ها در منافذ آب جلوگیری می کند. همین پاسخ های ایمنی همچنین از پیشروی بیشتر این باکتری ها به داخل گیاه جلوگیری می کند. علاوه بر این، ما کشف کردیم که وقتی اولین خط دفاعی رخ می دهد، منافذ آب سیگنالی را تولید می کند که باعث می شود گیاه هورمون هایی تولید کند که گسترش بیشتر باکتری های مهاجم را در امتداد سیستم عروقی سرکوب می کند.
محصولات کشاورزی را مقاوم تر کنید
بنابراین این تیم بینش اساسی مهمی در مورد چگونگی تکامل این نقاط ورود طبیعی برای باکتری ها و محافظت از آنها توسط سیستم ایمنی گیاه ارائه می دهد. در دراز مدت، این ممکن است به مقاومت بیشتر محصولات کشاورزی در برابر بیماری های باکتریایی کمک کند.
ون دن بورگ خاطرنشان می کند: «در حال حاضر ما به این خط از تحقیقات ادامه خواهیم داد. به عنوان مثال، اکنون می دانیم که کدام کمپلکس های پروتئینی در جلوگیری از تکثیر باکتری ها در منافذ آب نقش دارند، اما نمی دانیم که چگونه این اتفاق می افتد. آیا آنها برای مثال تولید مواد ضد میکروبی را در هیداتودها تنظیم می کنند که رشد باکتری را مهار می کند؟ دانستن آن جالب خواهد بود. هرچه این را بهتر درک کنیم، به یک کاربرد عملی برای محافظت بهتر از آن نزدیکتر می شویم محصولات کشاورزی"