Ljudje že leta zmedejo, zakaj patogen Phytophthora infestens povzroča uničujočo bolezen poznega ptic, vir lakote irskega krompirja, na krompirju, na rastline, kot sta jabolko ali kumare, pa sploh ne vpliva. Kako se lahko jablane in kumare popolnoma otresejo tega uničujočega patogena? Kmetijski znanstveniki se že leta sprašujejo: če je ta odpornost tako popolna in traja toliko generacij, ali jo lahko nekako prenesemo na dovzetne rastline, kot je pšenica, in s tem ustavimo bolezni? o odpornosti nehostov
Primerov je veliko rastline ki so dovzetni za en patogen, vendar se lahko uprejo drugemu sorodnemu patogenu. Z odkritjem mehanizma odpornosti lahko globlje razumemo rastlino imunski sistem lahko pa tudi odkrije prej neznane vidike imunske signalizacije in regulacije, kar lahko znanstvenikom pomaga izboljšati odpornost na širši spekter patogeni.
Zakaj je tako pomembno določiti molekularno osnovo odpornosti proti nehostom ?
To vprašanje je bilo vedno pomembno, saj patogeni nenehno ogrožajo kmetijstvo in omejujejo količino pridelane hrane in kje lahko gojijo pridelke. Znanstveniki se še naprej učijo načinov za zmanjšanje vpliva bolezni z razvojem pesticidov, izvajanjem novih praks na terenu in vzrejo pridelkov z večjo odpornostjo.
Vendar sodobni svet nenamerno spodkopava ta prizadevanja na več načinov. Globalizacija in povečano gibanje sta prispevala k širjenju patogenov v nova okolja. Izrazit primer je nedavno pojavljanje bolezni pšeničnega blata, ki jo povzroča gliva Magnaporthe oryzae, ki dolgo časa ni mogla kolonizirati pšenice.
"Področje odpornosti proti nehostom določa nove načine za oblikovanje odpornosti proti tem rastlinskim patogenom, ki jih vodijo pristopi, ki že obstajajo v naravi," je pojasnil Matthew Moscou, znanstvenik iz laboratorija Sainsbury v Norwichu v Veliki Britaniji. "To vprašanje je bistvenega pomena za razumevanje, zakaj se nekatere rastline okužijo z določenim patogenom, druge pa ne, in obratno, zakaj lahko dani patogen uspešno kolonizira le omejeno število rastlinskih vrst, ki skupaj tvorijo njegovo gostiteljsko območje."
Kaj vemo?
Znanstveniki so se naučili, da je odpornost proti nehostom značilnost, ki jo nadzirajo številni geni in jo v veliki meri urejajo značilni atributi neke konstelacije rastlinskih in patogenih organizmov. Že obstoječe in povzročene fizične ovire, kot je rastlinska povrhnjica, in izločanje protimikrobnih molekul so pogosto ključni dejavniki odpornosti nehostov. V zadnjem času so znanstveniki prepoznali medsebojno delovanje gostiteljskih imunskih senzorjev tipa NLR in izločenih proteorskih efektorjev kot še en pomemben dejavnik odpornosti nehostov.
Česa ne vemo?
"Medtem ko se je v zadnjih nekaj letih pojavil prispevek mikrobnih komensal (mikrobi, ki naravno naseljujejo rastlinske organe, ne da bi škodovali) rastlinski imunosti, njihova izrecna vloga pri odpornosti proti nehostom še ni dokazana," je povedal Ralph Panstruga, znanstvenik iz Univerza RWTH Aachen v Nemčiji. »Naše znanje o odpornosti proti nehostimom se v veliki meri opira na ugotovitve, pridobljene pri peščici (vzorčnih) rastlin kritosemenk, ki so genetsko zelo sledljive. Zaenkrat še ne vemo, v kolikšni meri je mogoče te vpoglede posplošiti, zlasti glede ne-kritosemenk. "
Čeprav o odpornosti proti nehostom ne vemo veliko, bo nedavni napredek tehnologije, kot so metode sekvenciranja DNA, znanstvenikom olajšal, da bodo izvedeli več. Kar zadeva razumevanje prispevka mikrobnih komensal, so znanstveniki pred kratkim lahko raziskali ta vidik s poskusi rekonstitucije s sintetičnimi mikrobnimi združbami v kombinaciji z rastlinskimi sistemi brez mikrobov. Ta orodja so bila nedavno uvedena za nekatere vzorčne rastlinske vrste in še niso na voljo za številne kmetijsko pomembne pridelke.
Kaj lahko izhaja iz odgovora na to vprašanje?
Če se naučimo več o odpornosti proti nehostom, bodo znanstveniki lažje razumeli, da sta občutljivost in odpornost skrajni rezultat interakcij med rastlinami in patogeni, pri čemer so možne vse vrste vmesnih oblik. Znanstveniki lahko na nekaterih vrstah odkrijejo tudi neodkrite rastlinske patogene, kar bo izboljšalo strategije obvladovanja bolezni. Odgovor na to vprašanje bo znanstvenikom tudi pomagal razumeti, ali mikrobni komenzali prispevajo k odpornosti, ki bi lahko bila podlaga za prihodnje ukrepe za zaščito rastlin. Končno bodo ta spoznanja dopolnila našo sliko o rastlinskem imunskem sistemu.
Za celoten pregled preberite "Kaj je molekularna osnova odpornosti nehostov?" objavljeno v novembrski številki časopisa MPMI revija. Ta članek je prvi v seriji desetih pregledov, ki raziskujejo 10 neodgovorjenih vprašanj v molekularnih interakcijah rastlin in mikrobov, ki so nastala v okviru pobude za množično izvajanje, ki jo je vodila MPMI uredništvo revije na mednarodnem kongresu o molekularnih interakcijah rastlin in mikrobov 2019 v Glasgowu na Škotskem.
Ko sta se udeleženca srečanja udeležila Panstruga in Moscou, sta slišala za iskanje 10 najpomembnejših neodgovorjenih vprašanj v MPMI, so bili takoj očarani. Ko so videli končni seznam, jih je pritegnilo vprašanje o odpornosti proti nehostom, rastlinski obrambi, ki zagotavlja imuniteto vsem pripadnikom rastlinske vrste proti mikroorganizmu, ki je škodljiv za druge rastlinske vrste.
"Ker sva oba objavila strokovno znanje na področju odpornosti nehostov, je bilo nekoliko samoumevno, da bi lahko s preglednim člankom prispevali k temu ustreznemu vprašanju," je dejal Panstruga. »Kar nekaj časa smo čutili, da so nekateri pojmi in izrazi na tem področju dvoumni in morda zavajajoči ter da bi bil pravi čas, da povzamemo sedanje znanje, hkrati pa razjasnimo nekaj vidikov in dvignemo nekaj svežih ideje. "