Beskawing soos ons dit vandag bekend kon nie ontwikkel het nie, kan dit oorleef, sonder 'n voldoende kosvoorraad. - Norman Borlaug
Die meeste mense het nog nooit van gehoor nie Norman Borlaug. Hy is tot dusver die enigste landboukundige wat ooit die Nobelprys vir Vrede gewen het. Sy werk in die ontwikkeling van hoë-opbrengs en siektebestande graangewasse het meer as een biljoen gestoor (ja, miljard) mense van hongersnood.
Alhoewel hy hierdie woorde amper 50 jaar gelede uitgespreek het, kon sy boodskap vandag nie meer relevant wees nie. Ons leef in 'n wêreld wat na verwagting sal oorskry 9000000000 mense met ongeveer 2050, en tans, sommige 800 miljoen mense Moenie genoeg kos hê om 'n gesonde en aktiewe lewe te leef nie.
Die Verenigde Nasies se Voedsel- en Landbou-organisasie projekte wat ons nodig het om verhoog voedselproduksie met minstens 70% om hierdie oplewing in bevolkingsgroei te akkommodeer. Dit is 'n skrikwekkende taak, wat nog moeiliker gemaak word deur die feit dat byna 20% van die globale oes verlore gaan plantsiektes. Een van die doeltreffendste maniere om hierdie siektes te bestry, is deur chemiese beheer - die toepassing van plaagdoders. Siekteverwekkers kan egter vinnig weerstand teen plaagdoders ontwikkel, wat dan ooit hoër gebruik kan benodig om produksie te handhaaf. Daar is ook omgewings- en gesondheidsorg geassosieer met die toediening van potensieel giftige chemikalieë na velde.
Die vraag is dringend vir 'n veiliger en meer volhoubare metodes van gewas beskerming. Dit is waar ons, die plantpatoloë, stap in. 'N plantpatoloog spesialiseer in plantgesondheid op dieselfde wyse 'n dokter spesialiseer in menslike gesondheid, en ons werk onvermoeid aan ons kosvoorraad te beskerm.
'N nuwe gebied van navorsing in die oorlog teen patogene fokus op die verbetering van die plant se natuurlike immuunstelsel. As 'n plant op sy eie 'n infeksie kan beveg, kan ons die hoeveelheid plaagdoders wat nodig is, verminder. Soortgelyk aan hoe kinders ingeënt word om te beskerm teen toekomstige siektes, gebruik plantpatoloë dieselfde metode om plante teen patogene te immuniseer, met die doel om hul immuniteitsverdedigings teen indringers te versterk. Hierdie metode van immuun stelsels kan 'n veilige en effektiewe manier wees om sommige van die wêreldwye oes wat tans verlore is vir siektes, te red.
'N Cassava spesialis inspekteer 'n siek gewas in die noordooste van Thailand. KIAT, CC BY-SA
Verstaan ​​Die Plant Immuunstelsel
Plante word natuurlik blootgestel aan 'n verskeidenheid patogene mikrobes, soos bakterieë, fungi en virusse. In teenstelling met mense, wat die vermoë het om infeksies fisies te ontduik, is plante onbeweeglik. Daarom moet elke sel in die plant hom teen aanval verdedig. Plante het 'n veelvoudige immuunstelsel wat hulle help om hierdie mikroörganismes te veg. Dit werk op 'n manier wat baie ooreenstem met die menslike immuunstelsel.
Plante ontdek patogene deur mikrobiese patrone te herken. Hierdie is unieke eienskappe van die tipe mikrobe (dink bakteriese flagella) wat die plant ontwikkel het om as "nie-self" te erken. Ons kan hierdie vermoë vergelyk met die herkenning van antigene deur die menslike liggaam, wat 'n immuunrespons veroorsaak. Ongelukkig ontwikkel patogene voortdurend om erkenning te ontduik, tipies deur hierdie patrone te beskerm of te vermom. Hierdie vermoë laat hulle toe om 'n plant se selle te koloniseer voordat dit 'n effektiewe immuunrespons kan berg.
Verdediging Priming is soos inenting
Een van ons belangrikste navorsingsdoelwitte is om hierdie patrone te gebruik om die plant immuunstelsel, Die skep van 'n beter beskerming teen patogeniese mikrobes, in plaas van die tradisionele chemiese beheermaatreëls.
Die beginsel van "verdediging priming"Is baie soortgelyk aan hoe ons entstowwe ontwikkel om menslike siektes te behandel. 'N Entstof werk deur as 'n patogeen-bedrieër te optree. Dit truuks die immuunstelsel om te dink dat dit aangeval word, wat verdedigingsreaksies stimuleer, soos die produksie van teenliggaampies. Dit skep 'n verdedigingsgeheue wat die immuunstelsel toelaat om 'n spesifieke patogeen te onthou as die liggaam dit in die toekoms ontmoet. Dit kan dan vinnig en sterk reageer, danksy sy primêre geheue van die entstof.
Ons kan dieselfde beginsel toepas op 'n plantpatogenverwantskap. Byvoorbeeld, sodra ons 'n patogeenpatroon se belangstelling geïdentifiseer het, werk ons ​​om dit te isoleer en te suiwer. Hierdie stap is soos die vervaardiging van die entstof. Ons kan dan die plant met die gesuiwerde patroon inokuleer - byvoorbeeld deur dit in die stam of blare met 'n spuit in te spuit. Die doel is om die plant se natuurlike immuunrespons te stimuleer, wat lei tot 'n vinniger en / of sterker verdediging reaksie wanneer die plant die patogeen die volgende keer ontmoet.
Ons verseker basies dat die plante voorberei word vir 'n geveg voordat die vyand aanvalle. Gevulde plante vertoon verbeterde verdraagsaamheid teen infeksie, wat dikwels gekenmerk word deur minder simptome en verminder patogeen bevolkings binne die plant. Hoewel voorbereide plante nog nie geïmplementeer op 'n grootskaalse basis in die kommersiële landbou, is wetenskaplikes aktief besig met navorsing oor die gebruik van verdediging priming in beide kweekhuis en veld instellings vir beskerming teen bakterieë, virusse en swamme.
My eie navorsing fokus hoofsaaklik op die gebruik van verdediging priming vir beskerming teen 'n bakteriese patogeen genoem Xylella fastidiosa wat die wyn-, tafel- en rosyntjie-industrieë met meer miljard dollar beïnvloed. Dit veroorsaak Pierce se siekte, wat die staat van Kalifornië kos meer as US $ 100 miljoen jaarliks in gewasverlies uitgawes en pogings om dit te behandel. Daar is tans geen geneesmiddel vir die siektes wat deur hierdie plantpatogeen veroorsaak word nie, maar ons doel is om verdediging te gebruik om dit te oorwin.
Plante word ook siek! Stamroeswam op koring. Yue Jin, Landbounavorsingsdiens
Potensiaal in kommersiële landbou
In teenstelling met die menslike immuunstelsel, waarin verdedigingsreaksies spesifiek vir 'n spesifieke kiem is, is die effekte van priming in plante breëspektrum, wat die plant teen 'n wye verskeidenheid siektes en insekplae beskerm.
Nog 'n groot voordeel van verdedigingspriming is dat daar min of geen afname in plantfiksheid is - plante groei steeds en reproduseer normaalweg. Dit is 'n kritieke voordeel in kommersiële landbou, waar sukses afhanklik is van hoë opbrengste.
Verder is die primêre toestand duursaam en kan dit lank na die aanvanklike stimulus gehandhaaf word. Huidige navorsing het ook getoon dat plante hierdie verdedigingherinnering aan hul nageslag kan oorhandig, en dit kan verskaf multigenerasionele beskerming sonder enige genetiese modifikasie.
Verdere navorsing is nodig om ons begrip van die molekulêre meganismes agter hierdie verskynsel te verbeter, maar die verdediging van die verdediging sal waarskynlik 'n waardevolle en belowende instrument wees in die toekoms van volhoubare landbou.
Jeannette Rapicavoli is PhD kandidaat in Plantpatologie aan die Universiteit van Kalifornië, Riverside. My navorsing fokus op die molekulêre basis van die gasheer-patogeen interaksies van plantpatogeniese bakterieë wat in die xileem, of water geleidingsweefsel van die plant vaskulêre stelsel. Spesifiek, werk ek met 'n bakteriële patogeen wat ernstige siektes veroorsaak in wingerd- en sitrus, onder meer ekonomies belangrike plant gashere. Tans, het my navorsing beklemtoon die rol van bakteriële sel oppervlak polisakkariede as elisitore van die plant ingebore immuunstelsel.