植物が免疫システムを強化することによって病原体と戦うのを助ける

植物が免疫システムを強化することによって病原体と戦うのを助ける

それが今日知られているように文明が進化してきたことができませんでした、またそれは、十分な食料供給せず、生き残ることができます。 - ノーマン・ボーローグ

ほとんどの人はこれまで知らなかった ノーマン·ボーローグ。 ノーベル平和賞を受賞した唯一の農業科学者である。 高収量および耐病性の穀物作物の開発における彼の研究は、 10億)飢えからの人々。

彼は50年前にこれらの言葉を発しましたが、彼のメッセージは今日ではもっと重要ではありませんでした。 我々は、これを超えると予想される世界に住んでいる 周りによる90億人2050、現在、一部 800万人 健康で活発な生活を送るには十分な食糧がない。

我々がする必要がある国連食糧農業機関のプロジェクト 少なくとも70%の食糧生産を増加させる この人口増加に対応する これは非常に難しい作業です。 グローバルな収穫の20%が植物の病気のために失われます。 これらの病気に対処する最も効率的な方法の1つは、化学物質管理(農薬の適用)によるものです。 しかしながら、病原菌は農薬耐性を迅速に発生させることができ、生産を維持するためにはより多くの使用を必要とする可能性がある。 もあります 環境と健康に関する懸念 潜在的に有毒な化学物質の圃場への適用に関連している。

需要が作物保護の、より安全で持続可能な方法のために急務です。 我々は、植物病理学者が、中にステップところです。植物病理学者は、医師が人間の健康に特化したのと同じ方法で植物の健康を専門に、私たちは私たちの食糧供給を保護するためにたゆまぬ努力します。

病原体との戦いにおける新しい研究分野は、植物の自然免疫系の強化に焦点を当てています。 植物が単独で感染症と戦うことができれば、必要な殺虫剤の量を減らすことができます。 子どもたちが将来の病気から守るために予防接種を受けたのと同様に、植物病理学者は侵入者に対する免疫防御を強化する目的で病原体に対する植物の免疫化に同じ方法論を使用している。 植物の免疫系をプライミングするこの方法は、現在病気に冒されている世界的な収穫の一部を節約するための安全かつ効果的な方法となり得る。

ストレス下の植物1キャッサバ専門家がタイ東北部の病害虫を検査している。 CIAT、CC BY-SA

植物免疫システムの理解

植物は、細菌、真菌およびウイルスのような様々な病原性微生物に自然に曝される。 感染を物理的に回避する能力を持つ人間とは対照的に、植物は動かない。 したがって、プラント内のすべてのセルは攻撃から守らなければなりません。 植物には、これらの微生物との戦いを助ける多段免疫系があります。 それは人間の免疫系に非常によく似た方法で働く。

植物は、微生物の「パターン」を認識することによって病原体を検出します。これは植物が「非自己」として認識するように進化した微生物のタイプ(細菌の鞭毛と考える)のユニークな特徴です。免疫応答を誘発するヒトの身体である。 残念なことに、病原体は、典型的には、これらのパターンを遮蔽するか、または隠すことによって、認識を回避するように進化する。 この能力により、効果的な免疫応答を得る前に植物の細胞をコロニー化することができます。

防衛プライミングはワクチン接種のようです

私たちの主要な研究目標の1つは、これらのパターンを利用して、 植物免疫系、従来の化学的制御方法の代わりに、病原性微生物に対する保護を強化し、作成します。


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また、防衛プライミングヒトの病気を治療するためのワクチンの開発と非常によく似ています。 ワクチンは、病原体の詐称者として働くことによって働く。 それは、免疫系を攻撃していると考えて、抗体の産生などの防御反応を刺激します。 身体が将来それに遭遇した場合、免疫系が特定の病原体を覚えることを可能にする、防御記憶を作り出す。 それは、ワクチンからのその初心者の記憶のおかげで、迅速かつ確実に対応することができます。

植物病原体の関係にも同じ原理を適用することができます。 例えば、我々は病原体の関心パターンを特定したら、それを分離して精製するように働く。 このステップは、ワクチンの製造に似ています。 その後、精製されたパターンを植物に接種することができます。例えば、それをシリンジで茎や葉に注入することによって植物を接種することができます。 目標は、植物の自然免疫応答を刺激し、次回植物がその病原体に遭遇したときに、より速くかつ/またはより強い防御応答をもたらすことである。

私たちは基本的には、敵が攻撃する前に植物が戦闘に備えられるようにしています。 初めの植物 ディスプレイは、多くの場合、少数の症状を特徴と工場内の病原体の集団を減少させる感染に対する耐性を高めました。 プライミングされた植物はまだ商業的農業の大規模​​ベースで実装されていないが、科学者たちは積極的の利用に関する研究を行っています 温室と畑の両方における防衛プライミング 細菌、ウイルスおよび真菌に対する保護のための設定。

私自身の研究は、細菌病原菌に対する防御プライミングの使用に主に焦点を当てています Xylellaのfastidiosa それは数十億ドル規模のワイン、テーブル、レーズンブドウ産業に影響を与えます。 ピアス病の原因となるのは、カリフォルニア州の費用です 毎年US $ 100百万を超える 作物喪失の費用とそれを扱う努力で。 現在のところ、この植物病原菌によって引き起こされる病気の治癒はありませんが、私たちの目標は防御プライミングを利用してそれを止めることです。

ストレス下の植物2植物も病気になる! 小麦の茎の錆の菌。 ユエジン、農業研究サービス

商業農業における潜在的可能性

防御反応が特定の胚芽に特異的であるヒト免疫系とは対照的に、植物におけるプライミングの影響は広範囲であり、植物を広範囲の疾病および害虫から保護する。

防御プライミングのもう1つの大きな利点は、植物の体力の低下がほとんどまたは全くないことです。植物はまだまだ成長し、正常に再現します。 これは商業農業において重要な利点であり、成功は高収量に左右される。

さらに、下塗りされた状態は耐久性があり、最初の刺激の後に長く維持することができる。 現在の研究では、植物がこの防御記憶を子孫に渡すことができ、 多世代保護 遺伝的改変を伴わない。

この現象の背景にある分子メカニズムの理解を向上させるためにはさらなる研究が必要であるが、防衛プライミングは将来の持続可能な農業において有益かつ有望なツールとなるようである。

著者について会話

ラピカボリジェーンエットジャネットRapicavoliはカリフォルニア大学リバーサイド校で植物病理学の博士号候補です。 私の研究は、木部、または植物の血管系の導水組織に存在する植物病原菌の宿主 - 病原体相互作用の分子基盤に焦点を当てています。 具体的には、私は他の経済的に重要な植物宿主の中で、ブドウ及び柑橘類に深刻な病気を引き起こす細菌性病原体で動作します。 現在、私の研究は、植物自然免疫系のエリシターとして細菌細胞表面多糖の役割を強調しています。

この記事は、最初に公開された 会話。 読む 原著.

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