2) پدیده های قبل از رخنه

چسبیدن بیمارگر به میزبانبیمارگرهایی از قبیل مولیکوت ها، باکتری های سخت کشت، پروتوزوئرها و بیشتر ویروس ها مستقیما توسط ناقلان در داخل سلول های میزبان قرار داده می شوند و احتمالا بلافاصله توسط سیتوپلاسم، غشاهای سیتوپلاسمی و دیواره های سلولی در بر گرفته می شوند. در حالی که تقریبا همه قارچ ها، باکتری ها و گیاهان عالی انگل در ابتدا با سطح خارجی اندام های گیاهی تماس پیدا می کنند. این عوامل قبل از اینکه به داخل گیاه رخنه کنند، ابتدا باید به سطح میزبان متصل شوند. اتصال اسپور قارچ ها، باکتری ها و بذر گیاهان انگل به وسیله مواد چسبنده ای صورت می گیرد که هم از نظر ترکیب شیمیایی و هم از لحاظ تأثیر فاکتورهای محیطی ضروری برای بروز خاصیت چسبندگی تفاوت فاحش دارند. جلوگیری از چسبیدن مایه تلقیح به وسیله ترکیبات مصنوعی غیرسمی منجر به جلوگیری از آلودگی برگ ها توسط هاگ ها می شود.مایه تکثیر این بیمارگرها بر سطح یا در نوک خود، مواد لعاب زایی دارد که شامل مخلوطی از پلی ساکاریدها، گلیکوپروتئین ها، لیپیدها و مواد فیبریلی غیرمحلول در آب است و هرگاه مرطوب شود، حالتی چسبناک پیدا کرده و به بیمارگر کمک می کند تا به سطح گیاه بچسبد. هاگ بعضی قارچ ها در هوای مرطوب یا در مجاورت شبنم مقداری آب جذب می کند که سبب تراوش مادۂ لعابی پیش ساخته در نوک اسپور گشته و به چسبیدن فوری آن به سطح آب گریز گیاه و مقاومت آن در جابه جایی بر اثر آب جاری کمک می کند. اما در مورد قارچ های مولد سفیدک پودری که برای ایجاد عفونت به آب ازاد نیاز ندارند، چسبیدن اسپور به گیاه از طریق تولید آنزیم کوتیناز به وسیله هاگ قارچ است که منجر به آب دوست تر شدن محل تماس قارچ با گیاه چسبیدن اسپور به سطح گیاه می شود. در موارد دیگری چسبیدن مایه تلقیح به گیاه منوط به سنتز گلیکوپروتئین در محل است و امکان دارد که تا 30 دقیقه بعد از تماس هاگ با میزبان به طول انجامد. در برخی قارچ های عامل پژمردگی آوندی هاگ ها پس از آمیختگی با آب، به سطح میزبان نمی چسبند بلکه نیاز به تنفس و تولید پروتئین های جدید دارند تا اینکه حالت چسبندگی پیدا کنند.چگونگی دقیق نحوه چسبیدن هاگ ها به سطوح گیاه ناشناخته مانده است، ولی به نظر می رسد که بایستی نوعی تعامل خیلی اختصاصی بین هاگ و سطح گیاه از طریق لکتین ها، واکنش های یونی، یا تماس هیدروفوبیک با کوتیکول گیاه باشد، یا اینکه بر اثر نوعی تحریک فیزیکی هاگ باشد و نه بر اثر تعامل شیمیایی. در بسیاری از بیمارگرها سطح بیرونی زاد مایه حاوی چندین آنزیم از جمله کوتینازهاست که انتظار می رود نقش مهمی در چسبیدن اسپور به سطح میزبان داشته باشند. در هر حال، به نظر می رسد که دریافت نشانه ها به وسیله زادمایه برای رشد طولی لوله تندش و تولید اندام های مولد عفونت منوط به چسبیدن زاد مایه بر سطح میزبان باشد. امروزه مشخص شده که خیلی از پروتئین های دیواره سلولی قارچ ها علاوه بر نقشی که در ساختمان دیواره سلولی دارند، در شناسایی سطح میزبان و چسبیدن قارچ به آن هم نقش مهمی ایفا می کنند.تندش هاگ ها و شناسایی سطح میزبانهنوز چگونگی شروع جوانه زنی هاگ دقیقا مشخص نشده، اما عواملی چون تحریک بر اثر تماس با سطح میزبان، آب گیری و جذب مواد یونی با وزن مولکولی کم از سطح میزبان و فراهم بودن مواد غذایی نقش مهمی در این امر دارند. هاگ ها ضمنا مکانیسم هایی دارند که سبب می شود تا هنگامی که این تحریکات را احساس نکرده اند یا تا موقعی که اسپورها متراكم و به تعداد خیلی زیاد در مجاور هم قرار دارند، از جوانه زنی آنها جلوگیری به عمل اید. به محض آنکه اسپورها محرک جوانه زنی را دریافت نمایند، تجزیه می شوند و تغییرات شیمیایی در ذخیره غذایی آنها مثل لیپیدها، پلیول ها (الکل های چند عاملی) و کربوهیدرات ها ایجاد می شود و این مواد تغییر یافته برای سنتز غشا و دیواره سلولی لوله تندش و دراز شدن آن به مصرف می رسند. لوله تندش، اندامی تخصص یافته و متمایز از میسلیوم قارچ است. این لوله قبل از اینکه به شکل ساختار خاص چنگک درآید، مقدار خیلی کمی رشد طولی می کند. لوله تندش ضمنا، ساختار و جایگاهی است که سطح میزبان را شناسایی یا حس می کند و چنانچه تحریکات مناسب خارجی را دریافت و شناسایی نکند، بدون تمایز باقیمانده و زمانی که مواد غذایی آن تمام شود، از رشد باز می ماند. وقتی که سیگنال های مساعد فیزیکی و شیمیایی مانند سختی سطح میزبان، خاصیت آبگریزی، توپوگرافی مکان تماس بیمارگر با گیاه و سایر نشانه ها موجود باشد، رشد طولی لوله تندش و تمایز آن انجام می شود.دریافت یا احساس سیگنال از سطوح گیاهی به وسیله قارچ های بیمارگر به نظر می رسد که بر اثر مسیرهای ایجاد نشانه های حاصل از مداخله آدنوزین مونوفسفات حلقوی(cAMP) و آنزیم پروتئین کیناز فعال شده توسط میتوژن (ماده عامل ایجاد میتوز) (MAPK) باشد که در تنظیم پدیده های مرتبط با ایجاد آلودگی در بسیاری از قارچ ها به طور غیرمستقیم نشان داده شده است. در واکنش به یک سیگنال از سوی گیاه میزبان، مانند وجود سطح آب گریز اندام گیاه (که به قارچ بیمارگر علامتی برای تشکیل چنگک می فرستد) قارچ، سیگنال برون سلولی را حس می کند و آن را از راه غشای پلاسمایی انتقال میدهد. به عنوان گام اول، مولکول های علامت دهنده درون سلولی، انباشته شده و هاگ را به یکسری فسفریلاسیون پیاپی وا می دارد. در برخی قارچ ها گیرنده علامت پروتئینی در غشای پلاسمایی هاگ قارچ است. انتقال پیام cAMP از طریق فعالیت پروتئین کینازA (=PKA) که خود وابسته به (cAMP) است و به دنبال آن پلی فسفریلاسیون پروتئین های هدف، به مرحله اجرا درمی آید. در هنگام رشد و تکامل لوله تندش فعالیت اصلی PKA انتقال کربوهیدرات ها و لیپیدها به سایت چنگک است. بنابراین، PKA نقش اساسی در تولید چنگک آماده عمل دارد. در برخی قارچ ها، ارسال پیام به وسیله cAMP برای آغاز ایجاد چنگک ضرورت دارد. به هنگام تشکیل کنیدیوم و رشد لوله تندش و در ابتدای تشکیل چنگک، غلظت cAMP درون سلولی بالا می رود. متعاقبا و با ادامه رشد طولی لوله تندش، غلظت cAMP افت می کند. در این مرحله، اگر cAMP بیشتری افزوده شود منجر به جلوگیری از ادامه رشد لوله تندش می گردد.مسیرهای ارسال پیام برای ایجاد و توسعه عفونت از طریق کینازهای MAPK و همچنین کینازهای تنظیم کننده بالادستی آنها حاصل می شود. همه اینها مجموعا یک واحد کاری تشکیل می دهند که از پیرامون سلول علامت های وارد شده را به هسته سلول منتقل می کند تا فعالیت ژن های مناسب را به کار اندازد. همچنین، نوعی کیناز MAP به نام K1 یا P1 در واکنش به یک علامت از سطح میزبان، تشکیل چنگک را تنظیم می کند. ضمنا، وجود این میتوژن برای رشد نفوذی یا زنده ماندن لوله تندش (میخ رخنه) در درون گیاه میزبان ضروری است.پس از اتصال زاد مایه (پروپاگول) به سطح میزبان و به هنگام جوانه زنی هاگ قارچ یا بذر گیاه انگل، لوله های تندش مواد لعابی تولید می کنند که سبب چسبیدن آنها از نوک یا در تمام طول به سطوح کوتیکولی میزبان می شود. در محل های تماس با لوله تندش، ساختمان کوتیکول یا دیواره سلولی اغلب تغییر می کند که به نظر می رسد نتیجه عمل آنزیم های تجزیه کننده موجود در غلاف لعابی باشد.شکل گیری و کامل شدن چنگکچنگک ها به محض تشکیل شدن، محکم به سطح برگ می چسبند. متعاقبا چنگک با ترشح آنزیم های برون سلولی و ایجاد فشار، موجب رخنه قارچ به درون کوتیکول می شود. چنگک باید محکم به سطح گیاه میزبان چسبیده باشد تا در مقابل نیروی فیزیکی نفوذی قارچ و واکنش های شیمیایی آنزیم های مترشحه توسط قارچ دوام بیاورد. در بعضی قارچ ها چنگک حاوی چربی ها، پلی ساکاریدها و پروتئین هاست. قارچ های دارای چنگک حاوی ماده رنگی ملانین معمولا تولید یک ریسه رخنه نازک در قاعدہ چنگک کرده و عمدتا کوتیکول گیاه را با نیروی فیزیکی سوراخ می کنند.مقدار فشار آماس درون چنگک اندازه گیری و معلوم شده که 40 برابر فشار باد لاستیک یک اتومبیل معمولی است. فشار آماس چنگک به علت تجمع خیلی زیاد گلیسرول در آن است که به خاطر فشار اسمزی بالایش مقدار زیادی آب به داخل سلول جذب کرده و فشار هیدروستاتیک تولید می کند. فشار ایجاد شده در ریسه نازک (میخ رخنه) سبب نفوذ آن به کوتیکول می شود. انتقال مواد ذخیره شده در هاگ به چنگک در حال تشکیل و بیوسنتز گلیسرول در چنگک از طریق مسیرهای ارسال پیام cAMP تنظیم می شود. در صورتی که مشخص شده که حرکت اولیه ذخایر چربی و گلیکوژن به درون چنگک در حال تشکیل به وسیله آنزیم ماپ K1 هم انجام می شود. این مطلب بیانگر آن است که کامل شدن چنگک و فعالیت های بیوشیمیایی آن، با کنترل ژنتیکی رشد اولیه آن ارتباط تنگاتنگ دارد. اساس ژنتیکی تولید ریسه رخنه از چنگک یا مستقیما از لوله تندش به خوبی شناخته نشده است.تولید میخ رخنه و رشد ریسه قارچ از درون کوتیکول و دیواره سلولی یاخته های اپیدرمی مستلزم تجمع اکتین (actin) در نوک ریسه و زیست ساخت سریع دیواره سلولی ریسه قارچ است. به نظر می رسد که تولید ریسه های نفوذ توسط واکنش های مرتبط با مسیر کیناز ماپ تنظیم می شود.شناسایی بین بیمارگر و میزباناینکه چگونه بیمارگرها میزبان های خود را شناسایی می کنند و برعکس هنوز ناشناخته مانده است. فرض بر آن است که وقت بیمارگر با سلول گیاه میزبان تماس حاصل می کند، رخداد اولیه ای صورت می گیرد که واکنش نسبتا سریعی در هرکدام از این دو موجود را به جریان می اندازد. که یا اجازه رشد بیمارگر و ایجاد بیماری را می دهد و یا مانع آن می شود. ماهیت این رویداد اولیه در هیچ کدام از ترکیب های میزبان - انگل به طور قطع شناخته نشده است. ولی ممکن است یکی از چندین ماده بیوشیمیایی، ساختمانی و یا مسیرهای شیمیایی در آن دخیل باشد. اینها می توانند شامل ساختمان ها یا ترکیبات اختصاصی علامت دهنده میزبان یا مولكول های محركة (الیسیتور) ویژه بیمارگر باشند و هرکدام از دو موجود ممکن است دیگری را به کنش های اختصاصی با تولید مواد شیمیایی خاص وادار سازد.ترکیبات فراوانی در میزبان وجود دارند که به عنوان علامت فعال کننده بیمارگر و شناسایی میزبان توسط بیمارگر عمل می کنند. اینها شامل اسیدهای چرب موجود در کوتیکول گیاه هستند که فعال کننده بیمارگر برای تولید آنزيم کوتیناز (تجزیه کننده کوتین) به شمار می آیند. مولکول های گالاکتورونان تشکیل دهنده پکتین در میزبان باعث تحریک قارچ یا باکتری به تولید آنزیم پکتین لیاز می شوند؛ برخی ترکیبات فنولی مثل استریگول که واحدهای عفونی(پروپاگول) بعضی بیمارگرها را به فعالیت و جوانه زنی تحریک می کنند؛ ایزوفلاوون ها و ترکیبات فنولی دیگر، اسیدهای آمینه و قندهای آزاد شده از زخم های گیاهی سبب فعال شدن یک سری ژن ها در برخی بیمارگرها می شوند که به عفونت منتهی می شود. یک گیاه میزبان همچنین ممکن است علامت هایی بفرستد که موجب شناسایی آن توسط پاتوژن بشود. این علامت ها امکان دارد به واسطه بعضی ویژگی ها مانند برجستگی ها، شیارها، سختی سطح میزبان یا آزادسازی بعضی یون ها مانند کلسیم باشد.اجزای بیمارگر که مانند محرک برای شناسایی بیمارگر توسط زبان عمل کرده و به دنبال آن سیستم دفاعی گیاه در مقابله با آن فعال می شود، هنوز به خوبی روشن نشده اند. بیمارگرهای مهاجم پیش از رخنه یا در اثنای ورود به میزبان، ممکن است مولکول های حرک (الیسیتور) تولید کنند که امکان دارد دامنه میزبانی محدودی داشته باشند، مانند الیسیتین ها. بعضی محرک ها ممکن است اجزای تشکیل دهنده سطح سلول بیمارگر باشند (مثلا بتاگلوکان ها، کیتین یا کیتوزان) که درنتیجه فعالیت آنزیم های میزبان (مانند بتاگلوکاناز و کیتیناز ) تولید و رهاسازی می شوند. این قبیل الیسیتورها دامنه میزبانی گسترده ای دارند. برخی ممکن است پس از رخنه بیمارگر به داخل میزبان و در پاسخ به علامت های داده شده توسط میزبان، ساخته و رهاسازی شوند. الیسیتورهای اخیر، شامل هارپین های باکتری ها، بعضی هیدروکسی لیپیدها و برخی پپتیدها و کربوهیدرات ها هستند که هارپین ها واکنش فوق حساسیت و بقیه واکنش های دفاعی ویژه گیاه میزبان همچون تولید فیتو الکسین را بر می انگیزند. الیسیتورها به عنوان تعیین کننده ناپرآزاری بیمارگرها تلقی می شوند، زیرا حضور آنها سبب ایجاد واکنش فوق حساسیت (مقاومت) و شروع به نسخه برداری از آن عده ژن های گیاهی می شود که اجزای مختلف تشکیل دهنده واکنش دفاعی گیاه را کد می کنند. این اقدامات دفاعی توسط گیاه میزبان به نوبه خود به ناپرآزار شدن بیمارگر منتهی می شود.وقتی که علامت شناسایی اولیه دریافت شده توسط بیمارگر مناسب رشد و گسترش آن باشد، بیماری ایجاد می شود. اگر علامت داده شده فعالیت و رشد بیمارگر را سرکوب کند، بیماری متوقف می شود. ولی چنانچه علامت شناسایی اولیه دریافت شده توسط میزبان یک واکنش دفاعی را در گیاه برانگیزد، فعالیت و رشد بیمارگر ممکن است کند یا متوقف شده و بیماری پیشرفت نکند. در صورتی که الیسیتور سبب سرکوب یا منحرف شدن واکنش های دفاعی گیاه شود، بیماری اتفاق می افتد.جوانه زنی هاگ ها و بذورتقریبا همه بیمارگرها این توانایی را دارند که در مرحله رویشی رشدشان بلافاصله آلودگی را شروع کنند. اسپور قارچ ها و بذر گیاهان عالی انگل ابتدا باید جوانه بزنند. هاگ ها جوانه زده و میسلیومی تولید می کنند که گیاه را آلوده کرده و به داخل میزبان رشد می کنند، یا اینکه لوله تندش کوتاهی تولید میکنند که در نوک آن ساختار عفونی ویژه ای به نام هوستوریوم یا مکینه به وجود می آید. هاگ ها برای جوانه زدن به دمای مناسب و نیز رطوبت به شکل باران، شبنم یا لایه نازکی از آب در سطح گیاه یا دست کم رطوبت نسبی بالا نیاز دارند. شرایط رطوبی باید به مدت کافی برای رخنه بیمارگر به درون میزبان ادامه یابد. در غیر این صورت بیمارگر آب خود را از دست داده و می میرد. بیشتر هاگ ها قادرند بعد از بلوغ و رها شدن، بی درنگ تندش کنند ولی برخی دیگر (که هاگ استراحتی نامیده می شوند) قبل از تندش، به یک دوره خواب که طول آن متغیر است، نیاز دارند. وقتی که یک هاگ جوانه می زند، ابتدا یک لوله تندش یعنی قسمت اول میسلیوم را تولید می کند که می تواند به داخل گیاه میزبان رخنه کند. هاگ های برخی قارچ ها هنگام تندش، انواع دیگری از هاگ ها را تولید می کنند، مثل اسپورانژیوم ها که زئوسپور و تلیوسپورها که بازیدیوسپور تولید می کنند.تراوش مواد غذایی از سطح گیاه اغلب به جوانه زنی هاگ ها کمک می کند. هرچه مقدار مواد غذایی مترشحه (قندها و اسیدهای آمینه) از گیاه بیشتر باشد، تعداد زیادتری از هاگ ها و با سرعت بیشتری جوانه می زنند. در بعضی موارد، جوانه زنی های برخی بیمارگرهای ویژه فقط با تراوش های گیاه میزبان حساس به آن بیمارگر خاص تحریک و انجام می شود. در موارد دیگری ممکن است از جوانه زنی هاگ توسط موادی که از گیاه به داخل آب موجود بر سطح گیاه و پیرامون هاگ رها می شود، و یا توسط موادی که در درون خود هاگ ها یافت می شود، مخصوصا هنگامی که هاگ ها به شدت متراکم باشند (حس کردن حد نصاب)، یا توسط میکروفلور پوده رست موجود در مجاورت هاگ یا بر سطح گیاه ممانعت به عمل آید. انواع میکروارگانیسم های آنتاگونیست که سبب نوعی فقر محیطی از نظر مواد مغذی و ایجاد متابولیت های سمی می شوند، به طور همزمان با قارچ ها در خاک زندگی می کنند. به همین جهت، هاگ بسیاری از قارچ های خاکبرد قادر به جوانه زنی در برخی خاک ها نیستند یا لوله تندش آنها به سرعت متلاشی می شود که این پدیده را قارچ ایستایی یا fungistasis می نامند. خاک هایی که در آنها چنین پدیده ای اتفاق می افتد، خاک های بازدارنده یا سرکوبگر نامیده شده اند. اما معمولا ترشح مواد به وسیله ریشه گیاهان میزبان سبب خنثی سازی پدیده قارچ ایستایی شده و بنابراین، هاگ ها قادر به جوانه زنی و تولید آلودگی خواهند شد.پس از جوانه زنی هاگ، لوله تندش تولید شده می بایست به سمت نقطه حساس گیاه رشد کرده و یا اسپور ثانوی متحرک (زئوسپور) باید به طرف جایگاهی در سطح گیاه حرکت کند که بتواند در آن رخنه ایجاد شود. تعداد، طول و سرعت رشد لوله های تندشی، شمار زئوسپورها و توان جنبشی آنها ممکن است تحت تأثیر شرایط محیطی مثل حرارت و رطوبت، همچنین نوع و مقدار تراوش های موجود بر سط گیاه و میکروفلور پودہ رست قرار داشته باشد.رشد لوله تندش به سمت جایگاه های مناسب برای رخنه موفق به وسیله چند عامل کنترل می شود که مهم ترین آنها عبارتند از رطوبت یا محرک های شیمیایی بیشتر مرتبط با منافذی چون زخم های روزنه ها و عدسک ها؛ واکنش های تماسی نسبت به توپوگرافی سطح برگ که منجر به رشد عمودی لوله تندش در محل برجستگی های کوتیکولی پیرامون روزنه ها و نهایتا رسیدن لوله تندش به روزنه می شود؛ و عکس العمل تغذیه ای لوله تندش به تغییرات غلظت قندها و اسیدهای آمینه موجود در طول ریشه.جهت حرکت اسپورهای متحرک (زئوسپورها) هم به وسیله عوامل مشابهی تنظیم (کنترل) می شود که عبارتند از: مواد شیمیایی محرک تراویده از روزنه ها، زخم ها یا ناحیه دراز شدن ریشه، محرک های فیزیکی مرتبط با ساختمان روزنه های باز، و شیب مواد غذایی موجود در زخم ها و تراوش های ریشه.بذور گیاهان انگل با تولید یک ریشه چه جوانه می زنند که یا مستقیما در گیاه میزبان رخنه کرده، یا اینکه ابتدا تولید گیاهچه ای می کند که متعاقبا به وسیله اندام های تغذیه ای ویژه ای به نام مکینه (هوستوريوم) به گیاه میزبان نفوذ می کند. اکثر شرایط شرح داده شده که بر روی جوانه زنی هاگ ها و جهت رشدی لوله تندشی آنها تأثیر دارند، در مورد ریشه چه بذور هم صدق می کنند. بسیاری از قارچ ها نیز هوستوریوم تولید میکنند.