دفاع گیاهان در برابر عوامل بیماریزا و گیاهخواران
گیاهان بهطور مداوم با حملات میکروبها و حیوانات مواجه هستند و از خود با لایههای دفاعی، سیستم ایمنی القایی و سلاحهای شیمیایی دفاع میکنند — دفاعیاتی که ژنتیک آنها زیربنای مقاومت در برابر بیماریها در کشاورزی است.
Definition
دفاع گیاهی مجموعهای از مکانیسمهای ساختاری، شیمیایی و مولکولی است که گیاهان از طریق آنها در برابر آسیبهای ناشی از عوامل بیماریزا و گیاهخواران مقاومت میکنند یا آن را محدود میسازند.
Scope
این موضوع شامل دفاعیات ساختاری و القایی گیاهان، سیستم ایمنی دو لایه گیاهان در برابر عوامل بیماریزا، مدل ژن-برای-ژن مقاومت، دفاعیات در برابر گیاهخواران از جمله بازدارندههای شیمیایی و دفاعیات غیرمستقیم، و چگونگی استفاده از تنوع دفاعی در حفاظت از محصولات کشاورزی است.
Core questions
- سیستم ایمنی گیاه چگونه عوامل بیماریزا را شناسایی کرده و به آنها پاسخ میدهد؟
- اساس ژن-برای-ژن مقاومت در برابر بیماری چیست؟
- گیاهان چگونه به طور مستقیم و غیرمستقیم در برابر گیاهخواران دفاع میکنند؟
Key theories
- ایمنی دو لایه گیاهان
- گیاهان مولکولهای میکروبی حفاظتشده را در سطح سلول برای لایه اول ایمنی شناسایی میکنند و از گیرندههای درونسلولی برای شناسایی افکتورهای پاتوژن برای لایه دوم و قویتر استفاده میکنند که اغلب به مرگ سلولی موضعی منجر میشود.
- مقاومت ژن-برای-ژن و تنوع
- مقاومت اغلب از یک رابطه ژن-برای-ژن بین یک ژن مقاومت گیاهی و یک ژن بیبیماریزایی پاتوژن پیروی میکند، و بهکارگیری مقاومت متنوع در یک محصول میتواند بیماری را در مزرعه سرکوب کند.
Mechanisms
ایمنی گیاهان زمانی آغاز میشود که گیرندههای تشخیص الگو در سطح سلول، الگوهای مولکولی مرتبط با میکروبها را شناسایی کرده و دفاعیات پایه را فعال میکنند. عوامل بیماریزای موفق، افکتورهایی را برای سرکوب این پاسخ ارسال میکنند، اما گیاهان دارای گیرندههای درونسلولی متصلشونده به نوکلئوتید با تکرارهای غنی از لوسین هستند که افکتورهای خاص را شناسایی میکنند — این اساس مولکولی مقاومت ژن-برای-ژن است — و پاسخ قویای را ایجاد میکنند که اغلب شامل واکنش مرگ سلولی فوقحساس و مقاومت اکتسابی سیستمیک میشود. در برابر گیاهخواران، گیاهان موانع فیزیکی و متابولیتهای ثانویه سمی یا بازدارنده را به کار میگیرند و میتوانند مواد فرار آزاد کنند که دشمنان طبیعی گیاهخوار مهاجم را جذب میکنند.
Clinical relevance
بیماریهای گیاهی و آسیب آفات باعث خسارات عمده به محصولات کشاورزی میشوند، بنابراین درک دفاعیات زیربنای اصلاح نژاد ارقام مقاوم و استراتژیهای یکپارچه — از جمله بهکارگیری تنوع ژنتیکی — است که وابستگی به آفتکشها را کاهش میدهد و در عین حال عملکرد محصول را حفظ میکند.
History
فلور فرضیه ژن-برای-ژن را از مطالعات زنگ کتان در دهههای 1940 و 1950 تدوین کرد؛ کلونینگ مولکولی ژنهای مقاومت و شناسایی بعدی سیستم ایمنی دو لایه، همراه با مطالعات میدانی کنترل مبتنی بر تنوع، درک مدرن از دفاع گیاهی را بنا نهاد.
Key figures
- Harold Flor
- Jonathan Jones
- Jeffery Dangl
Related topics
Seminal works
- buchanan2015
- zhu2000
Frequently asked questions
- آیا گیاهان سیستم ایمنی دارند؟
- بله؛ اگرچه گیاهان فاقد سلولهای ایمنی متحرک و آنتیبادی هستند، اما دارای یک سیستم ایمنی ذاتی هستند که عوامل بیماریزا را از طریق گیرندههای سطح سلول و درونسلولی شناسایی کرده و با دفاعیاتی از جمله مرگ سلولی موضعی و مقاومت سیستمیک پاسخ میدهند.
- چگونه کاشت ارقام متنوع میتواند بیماری محصولات را کاهش دهد؟
- ترکیب ارقام با مقاومتهای متفاوت، گسترش یک عامل بیماریزا را محدود میکند، زیرا سویهای که قادر به آلوده کردن یک رقم است، با گیاهان مقاوم در نزدیکی خود مواجه میشود؛ آزمایشهای میدانی در برنج نشان داد که چنین تنوعی میتواند بیماری و نیاز به قارچکشها را به شدت کاهش دهد.