Inducerat motstånd i växter

Inducerad resistens är ett försvarssystem inom växter som gör att de kan motstå attacker från skadedjur som svamp- eller bakteriepatogener eller insekter. Försvarssystemet reagerar på den yttre attacken med fysiologiska förändringar, utlöst av generering av proteiner och kemikalier som leder till aktivering av växtens immunsystem.

Tänk på detta på samma sätt som du skulle tänka på hur ditt eget immunsystem reagerar på, till exempel, från ett förkylningsvirus. Kroppen reagerar på närvaron av en inkräktare genom flera olika mekanismer; men resultatet är detsamma. Larmet har ljuds ut, och systemet monterar ett försvar för attacken.

Två typer av inducerat motstånd

Två huvudtyper av inducerad resistens finns: systemisk förvärvad resistens (SAR) och inducerad systemisk resistens (ISR).

• Systemiskt förvärvat motstånd uppstår när ett lokalt sår skapas på växten, vilket orsakar nekros. Resistensen stimuleras när en behandling utformad för att inducera resistensen appliceras på den plats där patogenen har invaderat växten. Behandlingen kan komma i form av en annan mikrob, eller som en kemikalie, såsom salicylsyra. (Ett intressant faktum: salicylsyra används också för att framställa aspirin!) Behandlingen utlöser ett systemiskt svar i växten, och immunsvaret signaleras. Uppenbarligen tar denna process lite tid att inträffa, beroende på växtsorten, miljöförhållandena och arten av den patogena attacken.
• Inducerat systemiskt motstånd inträffar när växtrötterna koloniseras av växttillväxt som främjar rhizobacteria (PGPR), markbakterier som direkt och indirekt påverkar växttillväxten. När PGPR avkänner en förändring i växten, utlöses ett fysiologiskt svar via en väg som involverar (igen!) Salicylsyra. Kemikalierna jasmonat och eten ingår också som signaleringskemikalier. Till skillnad från SAR är nekrotiska lesioner på växten inte involverade i ISR.

Båda resistensvägarna leder till samma slutliga slut - generna är olika, vägarna är olika, de kemiska signalerna är olika - men de båda inducerar växternas motstånd mot angrepp av skadedjur. Även om vägarna inte är lika, kan de fungera synergistiskt, och därför beslutade det vetenskapliga samfundet i början av 2000-talet att betrakta ISR och SAR som synonymer.

Historik om inducerad resistensforskning

Fenomenet inducerat resistens har förverkligats under många år, men först sedan ungefär i början av 1990-talet har det studerats som en giltig metod för växtsjukdomshantering. Den mest profetiska tidningen om inducerad motstånd publicerades 1901 av Beauverie. Med titeln "Essais d'immunization des vegetaux contre des maladies cryptogamiques", eller" Testa immunisering av växter mot svampsjukdomar ", involverade Beauveries forskning att lägga till en svagt virulent stam av svampen Botrytis cinerea att begonia växter och upptäcka att detta gav resistens mot mer virulenta stammar av svampen. Denna forskning följdes upp av Chester 1933, som beskrev det första allmänna begreppet växtförsvarssystem i sin publikation med titeln "Problemet med förvärvad fysiologisk immunitet".

Det första biokemiska beviset för inducerad resistens upptäcktes dock på 1960-talet. Joseph Kuc, allmänt betraktad som "fadern" till inducerad resistensforskning, visade för första gången induktion av systemisk resistens med användning av aminosyrederivatet fenylalanin och dess effekt på överföring av äpplen mot äppelsvabbsjukdom (Venturia inaequalis).

Nyare arbete och kommersialisering av tekniken

Även om förekomsten och identifieringen av flera vägar och kemiska signaler har klargjorts, är forskare fortfarande osäkra på mekanismerna för många växtarter och många av deras sjukdomar eller skadedjur. Exempelvis är resistensmekanismerna involverade för växtvirus fortfarande inte väl förståda.

Det finns flera motståndsinducerare - kallade växtaktivatorer - på marknaden. Actigard^TMV var den första resistensinducerande kemikalien på marknaden i USA. Det är tillverkat av den kemiska bensotiadiazolen (BTH) och registrerad för användning i många grödor, inklusive vitlök, meloner och tobak.

En annan produkt involverar proteiner som kallas harpiner. Harpiner är proteiner som produceras av växtpatogener. Växter triggas av förekomsten av harpiner i ett varningssystem för att aktivera motståndssvar. För närvarande marknadsför ett företag som heter Rx Green Solutions harpiner som en produkt som heter Axiom.

Viktiga villkor att veta

• fytoalexiner: antimikrobiella proteiner som ackumuleras i växtceller efter mikrobiell infektion. De förekommer inte i friska vävnader; de bildas först efter infektion eller skada.
• Överkänsligt svar: det snabba svaret som utlöses av en växt som svar på patogenattack.