دفاع النباتات ضد مسببات الأمراض والحيوانات العاشبة
تواجه النباتات هجومًا مستمرًا من الميكروبات والحيوانات، وتدافع عن نفسها بحواجز متعددة الطبقات، ونظام مناعي قابل للتحفيز، وأسلحة كيميائية — وهي دفاعات تُعد جيناتها أساس مقاومة الأمراض في الزراعة.
Definition
دفاع النبات هو مجموعة الآليات الهيكلية والكيميائية والجزيئية التي تقاوم بها النباتات أو تحد من الضرر الناجم عن مسببات الأمراض والحيوانات العاشبة.
Scope
يغطي هذا الموضوع الدفاعات النباتية التكوينية والمستحثة، ونظام المناعة النباتي ثنائي الطبقات ضد مسببات الأمراض، ونموذج الجين مقابل الجين للمقاومة، والدفاعات ضد الحيوانات العاشبة بما في ذلك المواد الكيميائية الرادعة والدفاعات غير المباشرة، وكيفية استخدام تنوع الدفاع في حماية المحاصيل.
Core questions
- كيف يتعرف الجهاز المناعي للنبات على مسببات الأمراض ويستجيب لها؟
- ما هو الأساس الجيني (جين مقابل جين) لمقاومة الأمراض؟
- كيف تدافع النباتات عن نفسها ضد الحيوانات العاشبة، بشكل مباشر وغير مباشر؟
Key theories
- المناعة النباتية ثنائية الطبقات
- تكتشف النباتات الجزيئات الميكروبية المحفوظة على سطح الخلية لطبقة أولى من المناعة وتستخدم مستقبلات داخل خلوية للتعرف على عوامل مسببات الأمراض لطبقة ثانية وأقوى، غالبًا ما تتوج بموت خلوي موضعي.
- مقاومة الجين مقابل الجين والتنوع
- غالبًا ما تتبع المقاومة علاقة جين مقابل جين بين جين مقاومة نباتي وجين ضراوة ممرض، ويمكن أن يؤدي نشر مقاومة متنوعة عبر المحصول إلى قمع المرض في الحقل.
Mechanisms
تبدأ مناعة النبات عندما تكتشف مستقبلات التعرف على الأنماط السطحية الأنماط الجزيئية المرتبطة بالميكروبات المحفوظة، مما يؤدي إلى تحفيز الدفاعات الأساسية. تقوم مسببات الأمراض الناجحة بإيصال عوامل مؤثرة لقمع هذه الاستجابة، لكن النباتات تحمل مستقبلات داخل خلوية تحتوي على نطاقات ربط النيوكليوتيدات الغنية باللوسين (nucleotide-binding leucine-rich-repeat receptors) تتعرف على عوامل مؤثرة محددة — وهو الأساس الجزيئي لمقاومة الجين مقابل الجين — وتُحدث استجابة قوية غالبًا ما تتضمن تفاعل الموت الخلوي المفرط الحساسية والمقاومة الجهازية المكتسبة. ضد الحيوانات العاشبة، تنشر النباتات حواجز فيزيائية ومستقلبات ثانوية سامة أو رادعة، ويمكنها إطلاق مواد متطايرة تجذب الأعداء الطبيعيين للحيوان العاشب المهاجم.
Clinical relevance
تتسبب أمراض النباتات وأضرار الآفات في خسائر كبيرة للمحاصيل، لذا فإن فهم الدفاع يكمن وراء تربية الأصناف المقاومة والاستراتيجيات المتكاملة — بما في ذلك نشر التنوع الجيني — التي تقلل الاعتماد على المبيدات الحشرية مع حماية الغلات.
History
صاغ فلور فرضية الجين مقابل الجين من دراسات صدأ الكتان في الأربعينيات والخمسينيات؛ وقد أدى الاستنساخ الجزيئي لجينات المقاومة والتعرف اللاحق على نظام مناعي ثنائي الطبقات، جنبًا إلى جنب مع الدراسات الميدانية للتحكم القائم على التنوع، إلى بناء الفهم الحديث لدفاع النبات.
Key figures
- Harold Flor
- Jonathan Jones
- Jeffery Dangl
Related topics
Seminal works
- buchanan2015
- zhu2000
Frequently asked questions
- هل للنباتات جهاز مناعي؟
- نعم؛ على الرغم من أن النباتات تفتقر إلى الخلايا المناعية المتنقلة والأجسام المضادة، إلا أنها تمتلك جهازًا مناعيًا فطريًا يتعرف على مسببات الأمراض من خلال مستقبلات سطح الخلية وداخل الخلية ويستجيب بدفاعات تشمل الموت الخلوي الموضعي والمقاومة الجهازية.
- كيف يمكن لزراعة أصناف متنوعة أن تقلل من أمراض المحاصيل؟
- يحد خلط الأصناف ذات المقاومة المختلفة من انتشار مسببات الأمراض، لأن السلالة القادرة على إصابة صنف واحد تصادف نباتات مقاومة في الجوار؛ وقد أظهرت التجارب الميدانية في الأرز أن هذا التنوع يمكن أن يقلل بشكل حاد من الأمراض والحاجة إلى مبيدات الفطريات.