ITHACA, N. Y. – Az Egyesült Államok Környezetvédelmi Ügynöksége engedélyezte a hárfa első kereskedelmi mezőgazdasági felhasználásának feltételes regisztrációját, a Cornell Egyetem által felfedezett fehérjét, amely arra készteti a növényt, hogy mobilizálja saját védekezését a kórokozók és rovarok ellen. A fehérje a növények növekedését is fokozza.
"A növények harpin fehérjével való kezelése jelzi a növénynek, hogy kapcsolja be természetes védekező rendszerét" - mondja Steven V. Beer, a Cornell növénykórtan professzora és a fehérje egyik felfedezője 1991-ben."A növényt kezelni kell, mielőtt a kórokozó megtámadja, és több napba is beletelik, amíg a növény rendszere mozgósítja saját védekezését."
A más összetevőkkel kombinált fehérjét Messenger(tm) néven értékesíti az Eden Bioscience Corp., Bothell, Wash, a Cornell Research Foundation engedélyével, amely segíti a Cornell által felfedezett technológia fejlesztését.. Mióta 1995-ben megkötötte a licencszerződést, az Eden több mint 500 szántóföldi kísérletet hajtott végre a termék mintegy 45 terményén négy országban.
Érdekes módon a fehérje egy növényi kórokozóból, az Erwinia amylovora nevű baktériumból származik, amely a 18. század óta az északkeleti gyümölcsösökben szenvedő tűzvészért felelős baktérium. A baktérium megtámadja az alma- és körtefákat, valamint a rózsacsalád számos dísznövényét, elfeketedett ágakat, törzseket, leveleket, virágokat és gyümölcsöket hagyva maga után.
Míg a bakteriális fertőzés tönkreteszi a növényeket, fehérjeszármazéka ennek éppen az ellenkezője. "Valójában jótékony hatásainak köre meglehetősen meglepő" - mondja Alan Collmer, a Cornell növénykórtan professzora és a fehérje társfejlesztője.
A mezőgazdasági tudósok régóta keresték a növényekben a túlérzékenységi reakciónak nevezett védekezési reakció kémiai alapját, amely a növény sejtközi terében a behatoló kórokozóval közvetlenül érintkező néhány sejtben fejlődik ki. A molekuláris mutagenezisnek nevezett technika alkalmazásával Eva Steinberger (Cornell Ph. D., 1988) és David Bauer (Cornell Ph. D., 1990), kettő a
Beer végzős hallgatói az E. amylovora számos hrp (ejtsd: „hárfa”) génjét azonosították. Ezek a gének mind a tűzelhalás fertőzésben, mind a túlérzékenységi válasz kialakulásában szerepet játszanak, lényegében a betegség meghiúsítására törekvő növényi sejtek öngyilkosságában.
Egy adott hrp gén fehérjeterméke a harpin, amelyet Beer laboratóriumának kutatói azonosítottak. Például, ha a hárpint a dohány, a paradicsom vagy a muskátli leveleinek néhány intercelluláris terébe helyezik, a növényi sejtek összeesnek és 24 órán belül elpusztulnak, mintha baktériumokat juttattak volna be. Az összeomlott növényi sejtek immobilizálják a baktériumsejteket, megakadályozva a további fertőzés terjedését.
A hárpin felfedezésének élén Zhongmin Wei állt, aki akkoriban posztdoktori ösztöndíjas és kutató munkatárs volt Beer laboratóriumában, jelenleg pedig az Eden Bioscience kutatási alelnöke. A korábbi Cornell-kutatók, Ron Laby és Cathy Zumoff részt vettek a harpin-fehérje azonosításában, Bauerrel és Sheng Yang He-vel, Collmer laboratóriumának akkori kutatóival együtt. Eredményeiket a Science folyóirat (1992, 257. kötet, 85-88. o.) fedősztorijában számoltak be "Erwinia amylovora növényi kórokozó által kiváltott túlérzékenységi válasz harpin kiváltója" címmel.
A túlérzékeny válasz mellett a növénypatológusok azt találták, hogy a növények hárfával történő kezelése egy második választ váltott ki, amelyet szisztémás szerzett rezisztenciának (SAR) neveznek. Ez a válasz védelmet nyújt a kórokozók széles köre ellen. Amikor Wei megpróbálta megfertőzni a hárfával kezelt dohánynövényeket a dohány bakteriális vagy vírusos kórokozóival, azt találta, hogy a növények elutasítják a kórokozókat. Míg a SAR-t korábban leírták a tudományos irodalomban, a tudósokat meglepte, hogy a harpin fehérje káros hatások nélkül gerjesztette a szisztémás rezisztenciát.
A Cornell és Eden kutatói észrevették a fehérje harmadik fontos tulajdonságát: a harpinnel kezelt növények nagyobbra és gyorsabban nőttek, mint a fehérjével nem kezelt növények, ami valószínűleg magasabb hozamra és korábbi érettségre utal. Ezeket a hatásokat később az Eden kutatói helyszíni tesztekkel erősítették meg északnyugaton, Floridában, Kaliforniában, Mexikóban és több délkeleti államban. A termelők azt találták, hogy a hárfa felgyorsította az érést és javította a terméshozamot olyan növényeknél, mint a gyapot, a citrusfélék, a paprika és a paradicsom.
Végül Thomas A. Zitter, a Cornell növénykórtan professzora megtalálta a fehérje negyedik fő tulajdonságát. Miközben 1996-ban paprikanövényeken végzett szántóföldi kísérletet, megjegyezte, hogy a hárfával kezelt növényeket kevésbé károsították a rovarok, mint a fehérjével nem kezelt kontrollnövényeket."A tanulmány felhívta a figyelmünket arra a lehetőségre, hogy a hárfa rezisztenciát vált ki a rovarokkal szemben" - mondja Beer.
"Ez egy igazán különleges fehérje" - mondja Beer. "Ha a baktériumokból izolált fehérjét sokféle növényre alkalmazzák, kórokozó-rezisztencia alakul ki, és más jótékony hatások is fellépnek."
