محققان نقش پرایمینگ در ایمنی گیاه را کشف کردند

دانشمندان یک ترکیب طبیعی را کشف کرده اند که سیستم ایمنی گیاه را تحریک می کند و در نتیجه از گیاه در برابر عفونت باکتریایی ثانویه محافظت می کند.

بر اساس تحقیقاتی که در 3 آوریل 2009 در Science منتشر می شود، کشف در انتظار ثبت اختراع می تواند به راهی موثر، ارزان و ایمن برای محیط زیست برای بهبود مقاومت گیاهان در برابر بیماری ها منجر شود.

ژان گرینبرگ، دانشیار ژنتیک مولکولی و زیست شناسی سلولی در دانشگاه شیکاگو و نویسنده مسئول این مطالعه، گفت: "پتانسیل حفاظت از محصولات کشاورزی برای کشاورزی ارگانیک و متعارف قوی است.""این می تواند به کیفیت غذای بهتر و بازده کشاورزی بالاتر منجر شود.

"ما بسیار هیجان زده هستیم که می بینیم چیزی بسیار عملی از آزمایشگاه ما بیرون می آید که می تواند در دنیای واقعی تأثیر بگذارد."

اگرچه مدت‌هاست که مشخص شده بود که گیاهان دارای سیستم ایمنی هستند، نحوه عملکرد این سیستم‌ها موضوع مورد مطالعه شدید بوده است. گرینبرگ و همکارانش مراحل مهمی را تعیین کردند و ترکیبات جدیدی را شناسایی کردند که در سیستم ایمنی گیاه آرابیدوپسیس، گیاهی از خانواده خردل، کلم، کلم بروکلی و گل کلم دخیل است..

هنگامی که پاتوژن Pseudomonas syringae به آرابیدوپسیس حمله می کند، گیاه تولید اسید آزلائیک خود را به شدت افزایش می دهد و سپس از طریق سیستم آوندی گیاه به سایر قسمت های گیاه منتقل می شود. اسید آزلائیک مستقیماً دفاع اصلی را القا نمی کند، اما به گیاهان این توانایی را می دهد که در صورت و زمانی که دوباره به گیاه حمله شود، واکنش دفاعی سریعتر و قوی تری نشان دهند.

این کار را با افزایش تولید اسید سالیسیلیک انجام می دهد که به تحریک مقاومت میکروبی در برخی گیاهان معروف است. محققان همچنین دریافتند که آزلائیک اسید تولید AZ11 را تحریک می کند، پروتئینی که محققان کشف کردند. AZ11 به گیاه کمک می کند تا با تولید اسید سالیسیلیک اضافی، ایمنی خود را تقویت کند.

به گفته محققان، نقش اسید آزلائیک به عنوان یک سیگنال در ایمنی گیاه نشان دهنده یک کشف مهم است زیرا ارزان است و یک ترکیب طبیعی است که قبلا در Arabidopsis و بسیاری از گیاهان دیگر یافت شده است. علاوه بر این، از آنجایی که قبلاً روی انسان آزمایش شده است، بی خطر در نظر گرفته می شود. در کرم های ضد میکروبی، برای ریزش مو و درمان روزاسه استفاده می شود.

و از آنجایی که اسید آزلائیک فقط سیستم ایمنی گیاه را تقویت می کند، محققان پیش بینی می کنند که استفاده از آن باری را بر روی گیاه ایجاد نمی کند یا از سلامت یا بهره وری گیاه کم نمی کند. بنابراین، گیاهانی که با اسید آزلائیک درمان می شوند، تا زمانی که نیاز به انجام این کار نداشته باشند، نیازی به صرف انرژی زیادی برای دفاع خود ندارند.

گرینبرگ توضیح داد: "پرایمینگ منطقه ای است که مورد علاقه بسیاری از زیست شناسان است." "این در پاسخ ایمنی انسان نقش دارد و احتمالاً در بسیاری از پاسخ‌ها به تغییرات محیطی نقش دارد."

آزلائیک اسید را می توان با سمپاشی به گیاهان مالید. گرینبرگ گفت: "این یک راه جذاب برای تقویت حفاظت از محصولات است زیرا طبیعی است و شامل تغییرات ژنتیکی نمی شود." "Arabidopsis اغلب به عنوان یک ارگانیسم مدل برای مطالعه گیاهان عالی استفاده می شود، و ما تشخیص دادیم که آزلائیک اسید در سایر خانواده های گیاهان نیز موثر است."

به گفته وید ویلیامز، مدیر پروژه دفتر فناوری، آزلائیک اسید پتانسیل زیادی در کشاورزی دارد، زیرا "سبز"، ایمن تر از مواد شیمیایی است و در بسیاری از گیاهان از جمله گندم، چاودار و جو یافت می شود. و مالکیت معنوی در دانشگاه شیکاگو. او گفت: «ما تا حدی از سوی شرکت‌های کشاورزی به این ایده علاقه مند شده‌ایم، اما اکنون به دلیل شرایط سخت اقتصادی، چندان مورد توجه نیست."ما امیدواریم که انتشار در چنین مجله برجسته و معتبری مانند Science باعث علاقه مجدد شود."

گرینبرگ گفت که سایر نویسندگان مقاله علمی با عنوان "پرایمینگ در سیستم ایمنی گیاهی" نقش مهمی در این تحقیق ایفا کردند. هو وون یونگ، نویسنده اصلی و محقق فوق دکترا در ژنتیک مولکولی و زیست شناسی سلولی در دانشگاه شیکاگو، روشی را برای استخراج ترشحات فعال یا شیره گیاهی بهینه کرد. همکار تیموتی شاپلینسکی از آزمایشگاه ملی اوک ریج وزارت انرژی سپس متابولیت های گیاهی را در شیره آن تجزیه و تحلیل کرد.

این تشاپلینسکی بود که مدام متوجه یک علامت طیف جرمی پایدار بود که در شیره گیاهی بلافاصله پس از قرار گرفتن گیاهان آرابیدوپسیس در معرض یک پاتوژن باکتریایی رخ می داد. او متوجه شد که سیگنال با الگوی اسید آزلائیک در پایگاه داده ای از امضاهای طیف جرمی متابولیت های آرابیدوپسیس مطابقت دارد. این منجر به تحقیقات بیشتر توسط یونگ در مورد نقش بیولوژیکی آزلائیک اسید و AZI1 در ایمنی گیاه شد.

پروفسور جین گلزبروک و دانشجوی فارغ التحصیلش لین وانگ در گروه زیست شناسی گیاهی در دانشگاه مینه سوتا با آزمایش سطوح بیان ژن در پاسخ به آزلائیک اسید به این کار کمک کردند.

تشاپلینسکی گفت، متابولیت های گیاهی موجود در شیره، منبع غنی از مولکول های بالقوه مهم در زمینه زیست شناسی هستند. "تعدادی از امضاهای جدید دیگر به وضوح مشهود هستند و می‌توان آنها را به عنوان جزئی از حوزه تمرکز علمی میکروب‌های گیاهی دنبال کرد، اگر این مسیری است که ما تصمیم به آن داریم."