Помогая растениям бороться с патогенами, усиливая их иммунные системы

Помогая растениям бороться с патогенами, усиливая их иммунные системы

Цивилизация, как известно, сегодня не могли развиться, и не может выжить без надлежащего питания. - Борлоуг

Большинство людей никогда не слышали о Норман Борлоуг, До сих пор он единственный ученый-землеустроитель, когда-либо выигравший Нобелевскую премию мира. Его работа по разработке высокоурожайных и устойчивых к болезням зерновых культур спасла более одного миллиарда (да, миллиард) люди от голода.

Хотя он произнес эти слова почти 50 лет назад, его сообщение не могло быть более актуальным сегодня. Мы живем в мире, который, как ожидается, превысит девять миллиардов человек по всему 2050, и в настоящее время некоторые 800 миллионов человек не хватает еды, чтобы жить здоровой и активной жизнью.

Проекты Организация Объединенных Наций Продовольственной и сельскохозяйственной, что нам нужно увеличить производство продуктов питания, по крайней мере, на 70% для того чтобы учесть этот рост роста населения. Это сложная задача, еще более сложная из-за того, что почти 20% мирового урожая теряется к болезням растений. Одним из наиболее эффективных способов борьбы с этими заболеваниями является химический контроль - применение пестицидов. Тем не менее, патогены могут быстро развивать устойчивость к пестицидам, которые затем могут потребовать все большего использования для поддержания производства. Это также окружающей среды и здоровья связанных с применением потенциально токсичных химических веществ для полей.

Спрос актуальна для более безопасных и устойчивых методов защиты растений. Вот где мы, завод патологи, шаг в. Фитопатолога специализируется на здоровье растений таким же образом врач специализируется на здоровье человека, и мы работаем не покладая рук, чтобы защитить наших продуктов питания.

Новая область исследований в борьбе с патогенами направлена ​​на усиление естественной иммунной системы растения. Если растение может самостоятельно бороться с инфекцией, мы можем уменьшить количество необходимых пестицидов. Подобно тому, как дети вакцинируются для защиты от будущих болезней, патологи растений используют ту же методологию для «иммунизации» растений от патогенов с целью укрепления их иммунной защиты от захватчиков. Этот метод иммунной системы прайминга растений может быть безопасным и эффективным способом спасти часть глобального урожая, который в настоящее время потерян для болезней.

растения под стрессом1Специалист по кассаве осматривает больной урожай в северо-восточном Таиланде. CIAT, CC BY-SA


Получите последние новости от InnerSelf


Понимание иммунной системы растений

Растения, естественно, подвергаются воздействию различных патогенных микробов, таких как бактерии, грибы и вирусы. В отличие от людей, у которых есть способность физически избегать инфекций, растения неподвижны. Поэтому каждая клетка растения должна защищаться от нападения. Растения имеют многоуровневую иммунную систему, которая помогает им бороться с этими микроорганизмами. Он работает так же, как иммунная система человека.

Растения обнаруживают патогены, признавая микробные «узоры». Это уникальные характеристики типа микроба (думаю, бактериальные жгутики), которые растение эволюционировало, чтобы распознать себя как «не-я». Мы можем приравнять эту способность к распознаванию антигенов человеческого тела, которое индуцирует иммунный ответ. К сожалению, патогены постоянно эволюционируют, чтобы уклониться от признания, как правило, путем экранирования или маскировки этих образцов. Эта способность позволяет им колонизировать клетки растения, прежде чем он сможет установить эффективный иммунный ответ.

Оборонное грунтование подобно вакцинации

Одной из наших основных целей исследования является использование этих шаблонов для иммунная система растений, Создавая более эффективную защиту от патогенных микробов, вместо традиционных химических методов контроля.

Принцип "защитное праймирование«Очень похоже на то, как мы разрабатываем вакцины для лечения заболеваний человека. Вакцина работает, действуя как самозванец. Это заставляет иммунную систему думать, что на нее нападают, что стимулирует защитные реакции, такие как производство антител. Это создает защитную память, позволяющую иммунной системе помнить определенный патоген, если тело встретит его в будущем. Затем он может быстро и надежно реагировать, благодаря своей загрунтованной памяти от вакцины.

Мы можем применить этот же принцип к отношениям растений и патогенов. Например, как только мы определили интересующую вас патогену, мы работаем над ее изоляцией и очисткой. Этот шаг похож на производство вакцины. Затем мы можем инокулировать растение с помощью очищенного рисунка - например, путем инъекции его в стебель или листьев с помощью шприца. Цель состоит в том, чтобы стимулировать естественный иммунный ответ растения, что приводит к более быстрому и / или более сильному ответу на защиту в следующий раз, когда растение встречается с этим возбудителем.

Мы в основном обеспечиваем подготовку растений к битве до нападения противника. Грунтовые растения дисплей повышенной устойчивостью к инфекции, которая часто характеризуется меньшим количеством симптомов и сокращение популяций патогена в растении. Хотя загрунтованные растения еще не были реализованы на широкомасштабной основе в коммерческом сельском хозяйстве, ученые активно проводят исследования по использованию защитное грунтование как в теплице, так и в поле Настройки для защиты от бактерий, вирусов и грибков.

В моих собственных исследованиях основное внимание уделяется использованию защитного грунтовки для защиты от бактериального патогена, называемого Xylella fastidiosa что влияет на многомиллиардную винодельческую, столовую и изюмную винодельческую промышленность. Это вызывает болезнь Пирса, которая стоит в штате Калифорния более $ 100 млн. в год в расходах на потере урожая и усилиях по его устранению. В настоящее время нет лекарств от болезней, вызванных этим патогенным возбудителем, но наша цель - использовать защитное праймирование, чтобы победить его.

растения под стрессом2Растения тоже болеют! Росток грибков на пшенице. Юэ Цзинь, Служба сельскохозяйственных исследований

Потенциал коммерческого сельского хозяйства

В отличие от иммунной системы человека, в которой защитные реакции специфичны для конкретного зародыша, эффекты прайминга в растениях являются широким спектром, защищая растение от широкого спектра заболеваний и вредителей насекомых.

Еще одним важным преимуществом защитного грунтования является то, что практически нет снижения пригодности растений - растения все еще растут и воспроизводятся нормально. Это важное преимущество в коммерческом сельском хозяйстве, где успех зависит от высоких урожаев.

Кроме того, загрунтованное состояние является долговечным и может поддерживаться долго после первоначального стимула. Текущие исследования также показали, что растения могут передавать эту защитную память своим потомкам, обеспечивая многопоколенная защита без какой-либо генетической модификации.

Необходимы дальнейшие исследования, чтобы улучшить наше понимание молекулярных механизмов этого феномена, но защитное праймирование, вероятно, будет ценным и перспективным инструментом в будущем устойчивого сельского хозяйства.

Об автореБеседа

rapicavoli jeannetteЖаннет Rapicavoli является соискатель степени доктора философии в ФИТОПАТОЛОГИИ в Университете Калифорнии, Риверсайд. Мое исследование фокусируется на молекулярном основе хозяин-патоген взаимодействий растительных патогенных бактерий, проживающих в ксилеме или водопроводящие ткани системы растений сосудов. В частности, я работаю с бактериальным патогеном, который вызывает серьезные заболевания у виноградной лозы и цитрусовых, среди других экономически важных хостов растений. В настоящее время мое исследование выявило роль бактериальных клеток поверхностных полисахаридов в качестве элиситоров врожденной иммунной системы растений.

Эта статья изначально была опубликована в Беседа, Прочтите оригинал статьи.

Связанные книги:

{amazonWS: searchindex = Книги; ключевые слова = 0226265544; maxresults = 1}

enafarZH-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

Следуйте за InnerSelf

facebook-значокTwitter-значокНовости-значок

Получить последнее по электронной почте

{Emailcloak = выкл}

ВНУТРЕННИЕ ГОЛОСЫ

САМОЕ ЧИТАЕМОЕ