2023 Szerző: Sophia Otis | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-05-21 01:49
A növények sokféle kórokozónak vannak kitéve a környezetben. E kórokozók közül azonban csak néhány képes megtámadni egy növényfajt és "megbetegíteni". Ha egy adott kórokozó nem képes megtámadni egy növényt, az azt jelenti, hogy a növény rezisztens vele szemben, vagyis nem tudja befogadni a kórokozót.
A növények parazitákkal szembeni tartós immunitásának ezt a típusát nem gazdaszervezet-rezisztenciának nevezik. Bár a természetben a nem gazdaszervezetek ellenállása szinte minden parazitatámadást megállít, kevés kutatás tárgyát képezte. A kölni Max Planck Növénynemesítési Kutatóintézet tudósai Volker Lipkával, Jan Dittgennel és Paul Schulze-Leferttel, valamint az egyesült államokbeli Carnegie Intézet munkatársaival együttműködve feltárták a nem gazdaszervezet rezisztencia molekuláris összetevőit. és leírta ezt a védekezési rendszert a Science folyóirat aktuális számában (2005. november 18.). Eredményeikben párhuzamot vonnak a növények és állatok immunrendszere között. Ez a kutatás központi szerepet tölthet be az új „zöld” gombaölő szerek kifejlesztésében.
A Max Planck-kutatóknak sikerült azonosítaniuk a PEN (penetráció) néven ismert gént a nem gazdaszervezet rezisztencia fontos összetevőjeként. Az arabidopsis mutációit izolálták, amelyek részben érzékenyek a lisztharmatra. Ha ezek a gének hibásak, vagy ha az általuk kódolt fehérje hiányzik a növényi sejtekből, a gomba gyakrabban támadhatja meg a levél epidermisz sejtjeit. Emiatt a tudósok különösen azt a kérdést vizsgálták, hogy pontosan milyen funkciója van a PEN2 fehérjének a kórokozók elleni védekezésben.
A PEN2 egy enzim, amely az úgynevezett peroxiszómák membránjában található. Ezek térben elválasztott sejtkompartmentek, amelyekben gyakran olyan anyagcsere-reakciók mennek végbe, amelyek a kompartmentek belsején kívül bárhol, a szervezetre veszélyesek lennének. Ha egy gomba megpróbál behatolni egy növényi sejtbe, a peroxiszómákat a hozzákapcsolt PEN2 fehérje a belépési helyre vezeti. Egy vagy több cukormolekula elválasztható egy másik sejtkomponenstől a PEN2 enzim, egy glikozil-hidroláz enzimaktivitása révén. Úgy tűnik, hogy az általa kibocsátott anyag gombaölő hatású, ami elpusztítja a kórokozót.
A kutatók viszont azt figyelték meg, hogy a PEN2 hiánya esetén a növények nem csak a fű lisztharmatgombáira válnak érzékenyebbé, hanem más kártevőkre is – például a késői burgonyavészt okozó kórokozókra. A PEN2 ezért a növény immunrendszerének alapvető összetevője, és számos hatást fejt ki.
Ha azonban hiányzik a PEN2, a növény nem teljesen tehetetlen a gombás betegségek ellen. Van még egy védelmi vonal, amelyen át kell jutniuk. A PEN2 hiánya esetén a növény drasztikus lépést tesz: a sejt a támadójával együtt elpusztul, ami megvédi a szomszédos növényi szövetet a fertőzéstől.
Ebben a halálos védelmi vonalban nagyon különböző fehérjék játszanak kulcsszerepet – különösen az EDS1, PAD4 és SAG101. Más növényfajoknál már ismerték a kutatók, amelyek a sejtfelszínen és a sejten belül egyaránt immunreceptorok segítségével azonosítják a csak a parazitákban előforduló molekuláris tulajdonságokat. Csak ha ez a második mechanizmus is meghibásodik, akkor az eredetileg nem virulens fű lisztharmat gomba kolonizálhatja a növényt.
A Max Planck-kutatás most bebizonyította, hogy a növények nem gazdaszervezet-rezisztenciája legalább két lépésből álló védekezési rendszerből fejlődik ki. Ezek a lépések határozzák meg, hogy egy növény fogékony-e egy betegségre vagy sem. A védelmi rétegek redundanciája és a PEN2 széles körű hatásai megmagyarázzák, hogy a természetben miért egy tartós és széles körben hatékony védekezési mechanizmus a nonhost rezisztencia. Ha az egyik védelmi rétegből hiányzik egy építőelem, a funkcióját a következő réteg összetevői veszik át.
A tudósok mostanáig azt feltételezték, hogy a nem gazdaszervezet rezisztenciája inkább "passzív" mechanizmusokon alapul: például a sejtfal szerkezetén, a növény felszínén lévő mérgező anyagokon vagy a molekuláris belépési helyek hiányán. kórokozók. A kölni kutatók azonban most kimutatták, hogy az aktív immunválaszok kulcsfontosságú szerepet játszanak a nem gazdaszervezetek rezisztenciájában – például a PEN2 szállítása a fertőzés helyére.
További tanulmányok során a kutatók azt remélik, hogy megpróbálják azonosítani azokat az anyagokat, amelyek a PEN2-n keresztül épülnek fel a fertőzés helyén. Feltételezik, hogy ezek az anyagok újfajta "zöld gombaölő szerek" kifejlesztéséhez vezethetnek, amelyek sokféle hatást fejtenek ki a növénybetegségek elleni küzdelemben.
