Oamenii au nedumerit de ani de zile de ce agentul patogen Phytophthora infestează provoacă boala devastatoare a bolii târzii, sursă a foametei irlandeze de cartofi, asupra cartofilor, dar nu are niciun efect asupra plantelor precum mărul sau castravetele. Cum pot mării și plantele de castraveți să scuture complet de acest agent patogen devastator? Oamenii de știință din agricultură s-au întrebat de ani de zile: dacă această rezistență este atât de completă și persistă de-a lungul a atât de multe generații, există vreo modalitate de a o putea transfera către plante sensibile precum grâul și, prin urmare, să oprim boala? despre rezistența nonhost
Există multe exemple de plante care sunt susceptibile la un agent patogen, dar capabile să reziste altui agent patogen strâns înrudit. Descoperind mecanismul din spatele rezistenței, putem obține o înțelegere mai profundă a plantei sistemului imunitar și, de asemenea, poate descoperi aspecte necunoscute anterior ale semnalizării și reglării imune, care pot ajuta oamenii de știință să îmbunătățească rezistența împotriva unui spectru mai larg de patogenii.
De ce este atât de important să se determine baza moleculară a rezistenței nonhost ?
Această întrebare a fost întotdeauna importantă, deoarece agenții patogeni reprezintă o amenințare consecventă pentru agricultură, limitând cantitatea de hrană produsă și unde pot fi cultivate culturile. Oamenii de știință continuă să învețe modalități de a reduce impactul bolilor, prin dezvoltarea de pesticide, implementarea de noi practici în domeniu și reproducerea culturilor cu rezistență sporită.
Cu toate acestea, lumea modernă subminează din greșeală aceste eforturi în mai multe moduri. Globalizarea și mișcarea crescută au contribuit la răspândirea agenților patogeni în medii noi. Un exemplu important este apariția recentă a bolii exploziei de grâu cauzată de ciuperca Magnaporthe oryzae, care pentru o lungă perioadă de timp a fost incapabilă să colonizeze grâul.
„Domeniul rezistenței non-gazdă își propune să identifice modalități noi de a crea rezistență la acești agenți patogeni ai plantelor, ghidate de abordări care există deja în natură”, a explicat Matthew Moscou, un om de știință de la Laboratorul Sainsbury din Norwich, Regatul Unit. „Această întrebare este fundamentală pentru a înțelege de ce unele plante se infectează cu un anumit agent patogen și altele nu și, invers, de ce un anumit agent patogen poate coloniza cu succes doar un număr limitat de specii de plante, care formează în mod colectiv gama sa de gazdă”.
Ce știm?
Oamenii de știință au aflat că rezistența non-gazdă este o caracteristică controlată de multe gene și în mare parte guvernată de atributele caracteristice ale unei constelații date de agenți patogeni. Barierele fizice preexistente și induse, cum ar fi cuticula plantei, și secreția moleculelor antimicrobiene sunt adesea factori cheie în rezistența nonhost. Mai recent, oamenii de știință au recunoscut interacțiunea senzorilor imuni de tip NLR-gazdă și a proteinelor efectoare ale agentului patogen secretat ca un alt factor important al rezistenței nonhost.
Ce nu știm?
„În timp ce contribuția comensalelor microbiene (microbi care locuiesc în mod natural organele plantelor fără a provoca vătămări) la imunitatea plantelor a apărut în ultimii ani, rolul lor explicit în rezistența nonhost nu a fost încă demonstrat”, a spus Ralph Panstruga, om de știință la Universitatea RWTH Aachen din Germania. „Cunoștințele noastre privind rezistența nonhost se bazează în mare parte pe constatările obținute într-o mână de specii (model) de plante angiosperme care sunt genetic foarte tractabile. Nu știm încă în ce măsură aceste idei pot fi generalizate, în special în ceea ce privește non-angiospermele. ”
Deși există multe lucruri pe care nu le cunoaștem despre rezistența nonhost, progresele recente în tehnologie, cum ar fi metodele de secvențiere a ADN-ului, vor face mai ușor pentru oamenii de știință să afle mai multe. În ceea ce privește înțelegerea contribuției comensalelor microbiene, oamenii de știință au reușit recent să exploreze acest aspect prin experimente de reconstituire cu comunități microbiene sintetice în combinație cu sisteme de plante fără germeni. Aceste instrumente au fost înființate recent recent pentru unele specii de plante model și nu sunt încă disponibile pentru multe culturi importante din punct de vedere agricol.
Ce poate veni din răspunsul la această întrebare?
Aflarea mai mult despre rezistența nonhost va ajuta oamenii de știință să aprecieze mai bine că susceptibilitatea și rezistența sunt rezultatele extreme ale interacțiunilor dintre plante și agenți patogeni, cu tot felul de forme intermediare posibile. Oamenii de știință pot descoperi, de asemenea, nedescoperiți de agenți patogeni ai plantelor pe unele specii, ceea ce va spori strategiile de control al bolilor. Răspunsul la această întrebare va ajuta, de asemenea, oamenii de știință să înțeleagă în continuare dacă comensalele microbiene contribuie la rezistență, care ar putea sta la baza viitoarelor măsuri de protecție a plantelor. În cele din urmă, aceste perspective vor completa imaginea noastră despre sistemul imunitar al plantelor.
Pentru revizuirea completă, citiți „Care este baza moleculară a rezistenței nonhost?” publicat în numărul din noiembrie al MPMI jurnal. Acest articol este primul dintr-o serie de zece recenzii care explorează primele 10 întrebări fără răspuns în interacțiunile moleculare plantă-microb, care au ieșit dintr-o inițiativă de crowdsourcing condusă de MPMI comitetul editorial al jurnalului la Congresul internațional 2019 privind interacțiunile dintre plante și microbii moleculari din Glasgow, Scoția.
Când s-au întâlnit cu participanții, Panstruga și Moscou au auzit despre încercarea de a identifica primele 10 întrebări fără răspuns din MPMI, au fost imediat fascinați. Când au văzut lista finală, au fost atrași de întrebarea cu privire la rezistența nonhost, o apărare a plantelor care oferă imunitate tuturor membrilor unei specii de plante împotriva unui microorganism dăunător altor specii de plante.
„Deoarece amândoi am publicat expertiză în domeniul rezistenței nonhost, a fost oarecum evident că am putea contribui cu un articol de revizuire la această întrebare relevantă”, a spus Panstruga. „Am simțit de ceva vreme că unele concepte și termeni din domeniu sunt ambigue și posibil înșelătoare și că ar fi momentul potrivit pentru a rezuma cunoștințele actuale, dar și pentru a clarifica câteva aspecte și pentru a ridica câteva aspecte noi idei. ”