Допомагаючи рослинам боротися з збудниками, вдосконалюючи їх імунну систему

Допомагаючи рослинам боротися з збудниками, вдосконалюючи їх імунну систему

Як відомо сьогодні, цивілізація не могла б еволюціонувати, ані вижити, не маючи належного продовольчого забезпечення. - Норман Борлауг

Більшість людей ніколи не чули Норман Борлаугом. На сьогоднішній день він є єдиним науковцем з питань сільського господарства, який коли-небудь отримував Нобелівську премію миру. Його робота з розробки високопродуктивних і стійких до хвороб зернових культур заощадила більше одного мільярда (так, мільярд) люди від голоду.

Хоча він вимовив ці слова майже 50 років тому, сьогодні його повідомлення не може бути більш актуальним. Ми живемо у світі, який, як очікується, перевершить дев'ять мільярдів людей приблизно до 2050 року, і в даний час деякі 800 мільйонів чоловік не мають достатньо їжі для здорового та активного життя.

Проекти Організації Об'єднаних Націй з питань продовольства та сільського господарства, які нам необхідні збільшити виробництво продуктів харчування щонайменше на 70% щоб задовольнити цей сплеск приросту населення. Це страшне завдання, ускладнене тим, що майже 20% світового врожаю втрачається через хвороби рослин. Одним з найбільш ефективних способів боротьби з цими хворобами є хімічний контроль - застосування пестицидів. Однак патогени можуть швидко виробити стійкість до пестицидів, що може вимагати дедалі більшого використання для підтримки виробництва. Також є проблеми довкілля та здоров'я пов'язані із застосуванням потенційно токсичних хімічних речовин на полях.

Попит є нагальним на безпечніші та стійкіші методи захисту рослин. Ось де ми вступаємо патологоанатоми рослин. Патолог рослин спеціалізується на здоров’ї рослин так само, як лікар спеціалізується на здоров’ї людей, і ми невтомно працюємо, щоб захистити продовольство.

Нова галузь досліджень у війні проти патогенних мікроорганізмів зосереджена на зміцненні природної імунної системи рослини. Якщо рослина може самостійно боротися з інфекцією, ми можемо зменшити кількість необхідних пестицидів. Подібно до того, як вакцинують дітей для захисту від майбутніх захворювань, патологоанатоми рослин використовують ту саму методологію для «імунізації» рослин проти патогенних мікроорганізмів з метою посилення їх імунного захисту від загарбників. Цей метод підготовки імунної системи рослин може бути безпечним та ефективним способом врятувати частину світового врожаю, втраченого в даний час від хвороб.

рослини в стресі1Спеціаліст маніоки оглядає хворий урожай на північному сході Таїланду. CIAT, CC BY-SA

Розуміння імунної системи рослин

Рослини піддаються дії природних мікроорганізмів, таких як бактерії, грибки та віруси. На відміну від людей, які здатні фізично уникати інфекцій, рослини нерухомі. Тому кожна клітина рослини повинна захищатися від нападу. Рослини мають багаторівневу імунну систему, яка допомагає їм боротися з цими мікроорганізмами. Це працює дуже схоже на імунну систему людини.

Рослини виявляють хвороботворні мікроорганізми, розпізнаючи мікробні "структури". Це унікальні характеристики типу мікроба (припустимо, бактеріальних джгутиків), який рослина визнала як “несамостійне”. Ми можемо прирівняти цю здатність до розпізнавання антигенів організмом людини, що викликає імунну відповідь. На жаль, патогени постійно еволюціонують, щоб уникнути розпізнавання, як правило, захищаючи або маскуючи ці закономірності. Ця здатність дозволяє колонізувати клітини рослини, перш ніж воно зможе забезпечити ефективну імунну відповідь.

Захист грунтується як вакцинація

Однією з наших головних цілей дослідження є використання цих моделей, щоб сформулювати основну тему імунна система рослин, створюючи посилений захист від патогенних мікробів, замість традиційних хімічних методів боротьби.


 Отримайте останні по електронній пошті

Щотижневий журнал Щоденне натхнення

Принцип “оборонне грунтування”Дуже схоже на те, як ми розробляємо вакцини для лікування захворювань людини. Вакцина діє, діючи як збудник збудника. Це обманює імунну систему на думку, що на неї нападають, що стимулює захисні реакції, такі як вироблення антитіл. Це створює захисну пам’ять, що дозволяє імунній системі запам’ятати певний збудник, якщо організм зіткнеться з ним у майбутньому. Потім він може швидко і надійно реагувати завдяки своїй пам’яті від вакцини.

Цей самий принцип ми можемо застосувати до відносин рослина-збудник. Наприклад, як тільки ми виявили характер патогенного мікроорганізму, ми працюємо над його виділенням та очищенням. Цей крок схожий на виготовлення вакцини. Потім ми можемо щепити рослину очищеним малюнком - наприклад, впорскуючи шприцом у стебло або листя. Мета полягає в стимулюванні природної імунної відповіді рослини, що призводить до швидшої та / або сильнішої захисної реакції наступного разу, коли рослина зустрінеться з цим збудником.

В основному ми гарантуємо, що рослини підготовлені до бою перед ворожими атаками. Грунтовані рослини демонструють підвищену толерантність до інфекції, яка часто характеризується меншою кількістю симптомів та зменшенням популяції патогенів у рослині. Незважаючи на те, що грунтовані рослини ще не були широко впроваджені в комерційному сільському господарстві, вчені активно проводять дослідження щодо використання оборонне грунтування як в теплиці, так і в полі установки для захисту від бактерій, вірусів та грибків.

Моє власне дослідження зосереджується насамперед на використанні оборонного грунтування для захисту від бактеріального збудника Xylella fastidiosa що впливає на багатомільярдну виноробну, столову та родзинку виноградної промисловості. Це викликає хворобу Пірса, яка коштує штату Каліфорнія понад 100 мільйонів доларів США на рік у витратах на втрату врожаю та зусиллях щодо їх лікування. В даний час не існує ліків від хвороб, спричинених цим рослинним патогеном, але наша мета - використовувати захисний грунт, щоб перемогти його.

рослини в стресі2Рослини теж хворіють! Гриб стовбурової іржі на пшениці. Юе Цзінь, Служба досліджень сільського господарства

Потенціал у комерційному сільському господарстві

На відміну від імунної системи людини, при якій захисні реакції специфічні для певного мікроба, ефекти грунтовки у рослин мають широкий спектр дії, захищаючи рослину від широкого спектру хвороб та комах-шкідників.

Ще однією основною перевагою захисного грунтування є те, що практично не знижується придатність рослин - рослини все ще ростуть і розмножуються нормально. Це найважливіша перевага в комерційному сільському господарстві, де успіх залежить від високих врожаїв.

Крім того, заготовлений стан міцний і може зберігатися ще довго після початкового стимулу. Сучасні дослідження також показали, що рослини можуть передавати цю захисну пам'ять своїм нащадкам, забезпечуючи захист від декількох поколінь без будь-яких генетичних модифікацій.

Потрібні подальші дослідження, щоб покращити наше розуміння молекулярних механізмів, що лежать в основі цього явища, але оборонна підготовка, схоже, є цінним та перспективним інструментом у майбутньому сталого сільського господарства.

про автораБесіда

rapicavoli JeannetteЖаннет Рапікаволі - кандидат наук у галузі патології рослин в Каліфорнійському університеті, Ріверсайд. Моє дослідження зосереджується на молекулярній основі взаємодії хазяїн-збудник рослинних патогенних бактерій, що мешкають у ксилемі, або водопровідної тканини судинної системи рослин. Зокрема, я працюю з бактеріальним збудником, який викликає важкі захворювання виноградної лози та цитрусових, серед інших економічно важливих рослин-господарів. В даний час моє дослідження підкреслило роль полісахаридів на поверхні клітин бактерій як елікаторів вродженої імунної системи рослин.

Ця стаття була спочатку опублікована на Бесіда. Читати оригінал статті.

Пов’язана книга:

at

слідкуйте за InnerSelf далі

значок facebookзначок Twitterзначок YouTubeinstagram iconпінтрест значокrss значок

 Отримайте останні по електронній пошті

Щотижневий журнал Щоденне натхнення

ДОСТУПНІ МОВИ

enafarzh-CNzh-TWdanltlfifrdeeliwhihuiditjakomsnofaplptroruesswsvthtrukurvi

НАЙБІЖ ЧИТАТИ

чаша, яка була перебудована та «загоєна» кінцугі
Карта горя: Кінцугі веде вас до світла після втрати
by Ешлі Девіс Буш, LCSW
Ремонт розбитої кераміки за допомогою золотого клею відомий як кінцугі. Виділяючи переломи, ми...
як плітки можуть допомогти 7 14
Як плітки можуть допомогти вашій роботі та соціальному життю
by Кетрін Воддінгтон, Вестмінстерський університет
Плітки мають погану репутацію – від таблоїдів, наповнених непристойними плітками про знаменитостей, до погано поведених...
померти від щастя 7 14
Так, ви справді можете померти від смутку чи щастя
by Адам Тейлор, Ланкастерський університет
Смерть від розбитого серця була лише фігурою мови до 2002 року, коли доктор Хікару Сато та його колеги...
Людина сидить на піску у верхній частині пісочного годинника
Залежність від часу, вибору та годинника
by Кетрін Шайнберг
Наша найбільша скарга сьогодні полягає в тому, що ми ні на що не встигаємо. Немає часу на наших дітей, наших…
молодий чоловік сидить на залізничних коліях і дивиться на фотографії у своїй камері
Не бійтеся заглянути глибше в себе
by Ора Надріч
Зазвичай ми не приходимо до теперішнього моменту без думок і турбот. А ми не подорожуємо…
Сонце світить; інша половина картини в темряві.
Вони роблять різницю! Намір, візуалізація, медитація та молитва
by Ніколя Крісті
Як можна позитивно трансформувати систему, міцно закріплену в подвійності та розділеності? Щоб поставити це…
переваги спілкування 7 10
Це те, що дає літнім людям більше відчуття мети
by Бренді Джефферсон, Вашингтонський університет у Сент-Луїсі
Літні люди з вищим почуттям мети живуть довше, здоровіше та щасливіше — і мають...
як впоратися з виснаженням 7 16
5 способів впоратися з вигоранням на роботі
by Клодін Манген, Університет Конкордія
Робота стала цілодобовою діяльністю завдяки пандемії та технологіям, які змушують нас...

Нове ставлення - нові можливості

InnerSelf.comClimateImpactNews.com | InnerPower.net
MightyNatural.com | WholisticPolitics.com | Ринок InnerSelf
Copyright © 1985 - 2021 InnerSelf Publications. Всі права захищені.