A ma ismert civilizáció megfelelő élelmiszerellátás nélkül nem fejlődhetett ki, és nem is maradhat fenn. - Norman Borlaug

A legtöbb ember még soha nem hallott róla Norman Borlaug. Eddig az egyetlen mezõgazdasági tudós, aki valaha elnyerte a Nobel-békedíjat. A magas hozamú és betegségekkel szemben ellenálló gabonanövények kifejlesztésében végzett munkája több mint egymilliárdot takarított meg (igen, milliárd) éhezők.

Bár közel 50 évvel ezelőtt ejtette ki ezeket a szavakat, üzenete ma nem lehet relevánsabb. Olyan világban élünk, amelyet várhatóan meghalad kilencmilliárd ember 2050 körül, és jelenleg néhány 800 millió ember nincs elegendő élelem az egészséges és aktív élethez.

Az Egyesült Nemzetek Élelmezési és Mezőgazdasági Szervezete projekteket tervez, amelyekre szükségünk van növelje az élelmiszertermelést legalább 70% -kal a népességnövekedés eme rohamának befogadására. Ez egy félelmetes feladat, amelyet még nehezebbé tesz az a tény, hogy majdnem A globális termés 20% -át elveszítik a növénybetegségek. E betegségek leküzdésének egyik leghatékonyabb módja a kémiai védekezés - a peszticidek alkalmazása. A kórokozók azonban gyorsan kialakíthatják a peszticidekkel szembeni ellenállóképességet, amelyekhez ezután a termelés fenntartása érdekében egyre nagyobb felhasználásra lehet szükség. Vannak még környezeti és egészségügyi problémák potenciálisan mérgező vegyi anyagok szántóföldeken történő alkalmazásával kapcsolatos.

Sürgős az igény a biztonságosabb és fenntarthatóbb növényvédelemre. Ott lépünk mi, növényi patológusok. Egy növényi patológus a növényegészségügyre specializálódott, ugyanúgy, mint az orvos az emberi egészségre, és fáradhatatlanul dolgozunk az élelmiszer-ellátás védelme érdekében.

A kórokozók elleni háború új kutatási területe a növény természetes immunrendszerének javítására összpontosít. Ha egy növény önmagában képes leküzdeni a fertőzést, csökkenthetjük a szükséges peszticidek mennyiségét. Hasonlóan ahhoz, ahogyan a gyermekeket beoltják a jövőbeli betegségek ellen, a növénypatológusok ugyanazt a módszertant alkalmazzák a növények kórokozókkal szembeni „immunizálására”, azzal a céllal, hogy megerősítsék a behatolók elleni immunvédelmet. Ez a módszer a növények immunrendszerének alapozására biztonságos és hatékony mód lehet a betegségek által jelenleg elvesztett globális termés egy részének megmentésére.

A manióva szakembere Thaiföld északkeleti részén ellenőrzi a beteg termést. CIAT, CC BY-SA

A növényi immunrendszer megértése

A növényeket természetesen különféle patogén mikrobáknak, például baktériumoknak, gombáknak és vírusoknak teszik ki. Szemben azokkal, akik képesek fizikai úton elkerülni a fertőzéseket, a növények mozdulatlanok. Ezért a növény minden sejtjének meg kell védenie magát a támadások ellen. A növények többszintű immunrendszerrel rendelkeznek, amely segít leküzdeni ezeket a mikroorganizmusokat. Az emberi immunrendszerhez nagyon hasonló módon működik.

A növények a mikrobiális „minták” felismerésével észlelik a kórokozókat. Ezek egyedülálló jellemzői annak a mikrobatípusnak (gondoljunk csak a bakteriális flagellákra), amelyet a növény kifejlesztett, hogy felismerje „nem énnek”. Összehasonlíthatjuk ezt a képességet az antigének emberi test általi felismerésével, amely immunválaszt vált ki. Sajnos a kórokozók folyamatosan fejlődnek, hogy elkerüljék az elismerést, jellemzően e minták árnyékolásával vagy leplezésével. Ez a képesség lehetővé teszi számukra, hogy gyarmatosítsák a növény sejtjeit, mielőtt hatékony immunválaszt tudnak kialakítani.

A védelmi alapozás olyan, mint az oltás

Az egyik fő kutatási célunk, hogy ezeket a mintákat kiaknázzuk a növényi immunrendszer, fokozott védelmet nyújtva a patogén mikrobákkal szemben, a hagyományos kémiai védekezési módszerek helyett.

A „védelmi alapozás”Nagyon hasonlít ahhoz, hogy hogyan fejlesztünk oltóanyagokat az emberi betegségek kezelésére. Az oltóanyag kórokozóként hat. Becsapja az immunrendszert arra, hogy azt gondolja, támadják, ami serkenti a védekezési reakciókat, például az antitestek termelését. Ez létrehoz egy védelmi memóriát, amely lehetővé teszi az immunrendszer számára, hogy emlékezzen egy adott kórokozóra, ha a test találkozik vele a jövőben. Ezután gyorsan és robusztusan tud reagálni, köszönhetően az oltóanyagból előállított memóriának.

Ugyanezt az elvet alkalmazhatjuk a növény-patogén kapcsolatra is. Például, miután azonosítottuk a kórokozó érdeklődésének mintáját, azon dolgozunk, hogy izoláljuk és megtisztítsuk. Ez a lépés olyan, mint az oltás előállítása. Ezután beolthatjuk a növényt a megtisztított mintával - például úgy, hogy fecskendővel befecskendezzük a szárba vagy a levelekbe. A cél a növény természetes immunválaszának stimulálása, amely gyorsabb és / vagy erősebb védelmi reakciót eredményez, amikor a növény legközelebb találkozik az adott kórokozóval.

{youtube}QrNOHKjA2q4{/youtube}

Alapvetően biztosítjuk, hogy a növények felkészüljenek a csatára az ellenség támadásai előtt. Alapozott növények fokozott toleranciát mutat a fertőzésekkel szemben, amelyet gyakran kevesebb tünet és a növényen belül csökkenő kórokozó populációk jellemeznek. Noha az alapozott növényeket még nem hajtották végre széles körben a kereskedelmi mezőgazdaságban, a tudósok aktívan folytatják a kutatásokat a növények felhasználásával kapcsolatban védelmi alapozás üvegházban és terepen egyaránt a baktériumok, vírusok és gombák elleni védelem beállításai.

Saját kutatásom elsősorban az úgynevezett bakteriális kórokozó elleni védekezésre koncentrál Xylella fastidiosa ami kihat a több milliárd dolláros bor-, asztali- és mazsolaszőlő-iparra. Pierce-kórt okoz, amely Kalifornia államba kerül évente több mint 100 millió USD a terméskiesés költségeiben és annak kezelésére tett erőfeszítésekben. Jelenleg nincs gyógymód a növényi kórokozó által okozott betegségekre, de célunk a védelmi alapozás felhasználása annak legyőzéséhez.

A növények is megbetegednek! Szár rozsdagomba a búzán. Yue Jin, Agrárkutatási Szolgálat

Potenciál a kereskedelmi mezőgazdaságban

Ellentétben az emberi immunrendszerrel, amelyben a védekezési válaszok egy adott csírára jellemzőek, a növényekben az alapozás hatása széles spektrumú, védi a növényt a betegségek és rovarkártevők széles körével szemben.

A védelmi alapozás másik nagy előnye, hogy a növények fitnesze alig vagy alig csökken - a növények továbbra is normálisan nőnek és szaporodnak. Ez kritikus előny a kereskedelmi mezőgazdaságban, ahol a siker a magas hozamoktól függ.

Ezenkívül az alapozott állapot tartós és jóval a kezdeti inger után is fenntartható. A jelenlegi kutatások azt is kimutatták, hogy a növények továbbadhatják ezt a védelmi memóriát utódaiknak, biztosítva többgenerációs védelem minden genetikai módosítás nélkül.

További kutatásokra van szükség ahhoz, hogy jobban megértsük a jelenség mögött meghúzódó molekuláris mechanizmusokat, de a védelmi alapozás valószínűleg értékes és ígéretes eszköznek tűnik a fenntartható mezőgazdaság jövőjében.

A szerzőről

Jeannette Rapicavoli a Kaliforniai Egyetem, Riverside növénynövény-patológus kandidátusa. Kutatásom a növényi érrendszer xilémájában, vagy a vízvezető szövetben lévő növényi patogén baktériumok gazda-patogén kölcsönhatásainak molekuláris alapjaira összpontosít. Konkrétan egy olyan bakteriális kórokozóval dolgozom, amely súlyos gazdasági betegségeket okoz a szőlőben és a citrusfélékben, többek között gazdaságilag fontos növénygazdák között. Jelenleg kutatásom rávilágított a baktérium sejtfelszíni poliszacharidok szerepére, mint a növény veleszületett immunrendszerének kiváltói.

Ezt a cikket eredetileg közzétették A beszélgetés. Olvassa el a eredeti cikk.

Kapcsolódó könyv:

at

Köszönjük látogatását InnerSelf.com, hol vannak 20,000 + életet megváltoztató cikkek, amelyek "Új attitűdöket és új lehetőségeket" hirdetnek. Minden cikk le van fordítva 30+ nyelv. Feliratkozás a hetente megjelenő InnerSelf Magazine-hoz és Marie T Russell Daily Inspiration című könyvéhez. InnerSelf Magazine 1985 óta jelent meg.