Bitkilerin Patojenlere ve Otçullara Karşı Savunması
Bitkiler, mikroplar ve hayvanlar tarafından sürekli saldırıya uğramakta ve kendilerini katmanlı bariyerler, uyarılabilir bir bağışıklık sistemi ve kimyasal silahlarla savunmaktadırlar. Bu savunmaların genetiği, tarımda hastalık direncini desteklemektedir.
Tanım
Bitki savunması, bitkilerin patojenlerden ve otçullardan kaynaklanan hasara direnç gösterdiği veya bu hasarı sınırladığı yapısal, kimyasal ve moleküler mekanizmalar bütünüdür.
Kapsam
Bu konu, bitkilerin yapısal ve uyarılmış savunmalarını, patojenlere karşı iki katmanlı bitki bağışıklık sistemini, direncin gen-gen modeli (gene-for-gene model) prensibini, kimyasal caydırıcılar ve dolaylı savunmalar dahil olmak üzere otçullara karşı savunmaları ve savunma çeşitliliğinin mahsul korumasında nasıl kullanıldığını kapsamaktadır.
Temel sorular
- Bitki bağışıklık sistemi patojenleri nasıl tanır ve onlara nasıl yanıt verir?
- Hastalık direncinin gen-gen temeli (gene-for-gene basis) nedir?
- Bitkiler otçullara karşı doğrudan ve dolaylı olarak nasıl savunma yapar?
Temel kuramlar
- İki Katmanlı Bitki Bağışıklığı
- Bitkiler, bağışıklığın ilk katmanı için hücre yüzeyinde korunmuş mikrobiyal molekülleri tespit etmekte ve patojen efektörlerini tanımak için hücre içi reseptörleri kullanmaktadır. Bu ikinci, daha güçlü katman genellikle lokalize hücre ölümüyle sonuçlanmaktadır.
- Gen-Gen Direnci (Gene-for-gene resistance) ve Çeşitlilik
- Direnç genellikle bir bitki direnç geni ile bir patojen avirülans geni arasında gen-gen ilişkisini (gene-for-gene relationship) takip etmektedir ve bir mahsulde çeşitli dirençlerin kullanılması, tarladaki hastalığı baskılayabilmektedir.
Mekanizmalar
Bitki bağışıklığı, yüzeydeki örüntü tanıma reseptörlerinin (pattern-recognition receptors) korunmuş mikrop ilişkili moleküler örüntüleri (microbe-associated molecular patterns) tespit etmesiyle başlamakta ve bazal savunmaları tetiklemektedir. Başarılı patojenler, bu yanıtı baskılamak için efektörler (effectors) iletmektedir; ancak bitkiler, belirli efektörleri tanıyan hücre içi nükleotit bağlayıcı lösin açısından zengin tekrar reseptörleri (nucleotide-binding leucine-rich-repeat receptors) taşımaktadır. Bu durum, gen-gen direncinin (gene-for-gene resistance) moleküler temelini oluşturmakta ve genellikle aşırı duyarlı hücre ölümü reaksiyonu (hypersensitive cell-death reaction) ile sistemik kazanılmış direnci (systemic acquired resistance) içeren güçlü bir yanıtı tetiklemektedir. Otçullara karşı bitkiler, fiziksel bariyerler ile toksik veya caydırıcı ikincil metabolitler kullanmakta ve saldıran otçulun doğal düşmanlarını çeken uçucu bileşikler salgılayabilmektedir.
Klinik önem
Bitki hastalıkları ve zararlı böcek hasarları önemli mahsul kayıplarına neden olmaktadır; bu nedenle savunmayı anlamak, dayanıklı çeşitlerin ıslahının ve genetik çeşitliliğin kullanılması da dahil olmak üzere, verimi korurken pestisitlere olan bağımlılığı azaltan entegre stratejilerin temelini oluşturmaktadır.
Tarihçe
Flor, 1940'lı ve 1950'li yıllarda keten pası (flax rust) üzerine yaptığı çalışmalardan gen-gen hipotezini (gene-for-gene hypothesis) formüle etmiştir; direnç genlerinin moleküler klonlanması ve daha sonra iki katmanlı bir bağışıklık sisteminin tanınması, çeşitliliğe dayalı kontrol üzerine yapılan saha çalışmalarıyla birlikte, bitki savunmasına ilişkin modern anlayışı inşa etmiştir.
Öne çıkan isimler
- Harold Flor
- Jonathan Jones
- Jeffery Dangl
İlgili konular
Temel eserler
- buchanan2015
- zhu2000
Sıkça sorulan sorular
- Bitkilerin bağışıklık sistemi var mıdır?
- Evet; bitkilerde hareketli bağışıklık hücreleri ve antikorlar bulunmamasına rağmen, hücre yüzeyi ve hücre içi reseptörler aracılığıyla patojenleri tanıyan ve lokalize hücre ölümü ile sistemik direnç dahil olmak üzere savunmalarla yanıt veren doğuştan gelen bir bağışıklık sistemine sahiptirler.
- Farklı çeşitlerin ekilmesi mahsul hastalıklarını nasıl azaltabilir?
- Farklı dirençlere sahip çeşitlerin karıştırılması, bir patojenin yayılmasını sınırlamaktadır; çünkü bir çeşidi enfekte edebilen bir suş, yakınlardaki dirençli bitkilerle karşılaşmaktadır. Pirinç üzerinde yapılan saha deneyleri, bu tür çeşitliliğin hastalığı ve fungisit ihtiyacını önemli ölçüde azaltabileceğini göstermiştir.