Ljudi se godinama pitaju zašto patogen Phytophthora infestens uzrokuje razornu bolest kasne bolesti, izvor gladi u irskom krumpiru, na krumpiru, ali uopće nema učinak na biljke poput jabuke ili krastavca. Kako se stabla jabuka i biljaka krastavaca mogu potpuno otresti ovog razornog patogena? Poljoprivredni se znanstvenici godinama pitali: ako je ovaj otpor tako potpun i traje toliko generacija, možemo li ga na neki način prenijeti na osjetljive biljke poput pšenice i na taj način zaustaviti bolest? o otporu nehosta
Primjera za bilje koji su osjetljivi na jedan patogen, ali u stanju se oduprijeti drugom usko povezanom patogenu. Otkrivanjem mehanizma koji stoji iza otpora možemo dobiti dublje razumijevanje biljke imunološki sustav a također može otkriti ranije nepoznate aspekte imunološke signalizacije i regulacije, što može pomoći znanstvenicima da poboljšaju otpornost na širi spektar patogeni.
Zašto je tako važno odrediti molekularnu osnovu otpornosti nehosta ?
Ovo je pitanje uvijek bilo važno jer su patogeni stalna prijetnja poljoprivredi, ograničavajući koliko se hrane proizvodi i gdje se usjevi mogu uzgajati. Znanstvenici nastavljaju učiti načine za smanjenje utjecaja bolesti razvojem pesticida, primjenom novih praksi na terenu i uzgojem usjeva s povećanom otpornošću.
Međutim, moderni svijet nenamjerno potkopava te napore na više načina. Globalizacija i pojačano kretanje pridonijeli su širenju patogena u nova okruženja. Istaknuti primjer je nedavna pojava bolesti eksplozije pšenice uzrokovane gljivom Magnaporthe oryzae, koja dugo vremena nije mogla kolonizirati pšenicu.
"Područje rezistencije nehostova postavlja identificiranje novih načina inženjerstva rezistencije na ove biljne patogene, vodeći se pristupima koji već postoje u prirodi", objasnio je Matthew Moscou, znanstvenik iz laboratorija Sainsbury u Norwichu, Ujedinjeno Kraljevstvo. "Ovo je pitanje temeljno za razumijevanje zašto se neke biljke zaraze određenim patogenom, a druge ne, i, obrnuto, zašto određeni patogen može samo uspješno kolonizirati ograničeni broj biljnih vrsta, koje zajedno tvore raspon domaćina."
Što znamo?
Znanstvenici su naučili da je otpornost prema hostovima značajka koju kontroliraju mnogi geni i kojom se uglavnom upravlja karakterističnim svojstvima danog sazviježđa biljaka i patogena. Već postojeće i inducirane fizičke barijere, poput biljne kutikule, i izlučivanje antimikrobnih molekula često su ključni čimbenici rezistencije nehostova. U novije vrijeme znanstvenici su prepoznali međusobnu interakciju imunoloških senzora tipa NLR i izlučenih proteinskih efektora kao još jednu važnu odrednicu rezistencije na nehoste.
Što ne znamo?
"Iako se doprinos mikrobnih komenzala (mikroba koji prirodno naseljavaju biljne organe bez nanošenja štete) biljnom imunitetu pojavio tijekom posljednjih nekoliko godina, njihova eksplicitna uloga u otpornosti prema nehostima još nije dokazana", rekao je Ralph Panstruga, znanstvenik iz Sveučilište RWTH Aachen u Njemačkoj. „Naše se znanje o rezistenciji na nehostove uglavnom oslanja na nalaze pronađene u nekolicini (modelnih) kritosjemenjačnih biljnih vrsta koje su genetski vrlo uhvatljive. Još ne znamo u kojoj se mjeri te spoznaje mogu generalizirati, posebno s obzirom na ne-kritosemenke. "
Iako postoji mnogo toga što ne znamo o otpornosti prema nehostima, novija dostignuća u tehnologiji, poput metoda sekvenciranja DNK, olakšat će znanstvenicima da nauče više. Što se tiče razumijevanja doprinosa mikrobnih komensala, znanstvenici su nedavno mogli istražiti ovaj aspekt kroz eksperimente rekonstitucije sa sintetičkim mikrobnim zajednicama u kombinaciji s biljnim sustavima bez klica. Ovi su alati tek nedavno uspostavljeni za neke uzorne biljne vrste i još uvijek nisu dostupni za mnoge poljoprivredno važne usjeve.
Što može proizaći iz odgovora na ovo pitanje?
Ako naučimo više o rezistenciji na nehoste, pomoći će znanstvenicima da bolje shvate da su osjetljivost i rezistencija krajnji ishodi interakcija između biljaka i patogena, sa svim mogućim srednjim oblicima. Znanstvenici mogu također otkriti neotkriveni biljni patogeni na nekim vrstama, što će poboljšati strategije suzbijanja bolesti. Odgovor na ovo pitanje također će pomoći znanstvenicima da dalje shvate doprinose li mikrobni komenzali otpornosti, što bi moglo biti osnova za buduće mjere zaštite bilja. Konačno, ovi će uvidi upotpuniti našu sliku o biljnom imunološkom sustavu.
Za cjeloviti pregled pročitajte "Što je molekularna osnova otpornosti nehosta?" objavljeno u studenom u časopisu MPMI časopis. Ovaj je članak prvi u nizu od deset pregleda koji istražuju top 10 neodgovorenih pitanja u interakcijama molekularnih biljaka i mikroba, a koja su proizašla iz inicijative za crowdfucing na čelu s MPMI uredništvo časopisa na Međunarodnom kongresu o molekularnim interakcijama biljaka i mikroba 2019. u Glasgowu u Škotskoj.
Kada su sudionici sastanka Panstruga i Moscou čuli za potragu za prepoznavanjem 10 najboljih neodgovorenih pitanja u MPMI, odmah su bili fascinirani. Kad su vidjeli konačni popis, privuklo ih je pitanje o otpornosti prema nehostima, biljnoj obrani koja pruža imunitet svim pripadnicima biljne vrste protiv mikroorganizma koji je štetan za druge biljne vrste.
"Budući da smo oboje objavili stručnost na području otpora nehostima, bilo je pomalo samo po sebi razumljivo da bismo mogli dati svoj pregledni članak ovom relevantnom pitanju", rekao je Panstruga. „Već smo neko vrijeme smatrali da su neki pojmovi i pojmovi na tom području dvosmisleni i da mogu dovesti u zabludu te da bi bilo pravo vrijeme za sažimanje sadašnjeg znanja, ali i za razjašnjavanje nekoliko aspekata i pokretanje nekoliko svježih ideje. "