Jakten på våpen i kampen mot plantesykdommer har ført et amerikansk-dansk forskningsteam på sporet av de mekanismene planter bruker til å holde sykdomsfremkallende mikroorganismer ute.
Denne artikkelen er over ti år gammel og kan inneholde utdatert informasjon.
Elektronmikroskopbilde av et tomatblad med spalteåpning. Det finnes også sopp på bladet. Kanskje kan de seks nyidentifiserte proteinene hjelpe til med å hindre angrep fra sopp. (Foto: Dartmouth Electron Microscope Facility)
I takt med at verdens folketall stiger og stiger, blir det en stadig større utfordring å dyrke nok mat til å mette alle. Det er derfor stort fokus på å få planter til å yte så mye som mulig.
Nå har et team av forskere fra Det Biovidenskabelige fakultet ved København Universitet via et internasjonalt forskningssamarbeid identifisert seks nye proteiner som utgjør et missing link i forståelsen av planters immunforsvar.
– Det er fortsatt vanskelig å si hvordan vi kan bruke den nye kunnskapen i kampen mot plantesykdommer, men det er ingen tvil om at bedre forståelsen av planters immunforsvar kan føre til en bedre beskyttelse av landbruksplanter, forklarer Michael G. Palmgren.
Han er professor ved Institutt for Plantebiologi og Bioteknologi og medforfatter av den nye artikkelen.
Funnene, som publiseres i Public Library of Science Biology er gjort i samarbeid med University of California, Davis, og University of California, Berkeley.
Med funnet av den nye gruppen proteiner er forskerne kommet på sporet av en sentral spiller i planters immunforsvar - et slags vaktkorps som lukker døren for de bakteriene som ellers ville infisert bladene i planten.
Dermed håper de å forbedre produktiviteten i framtidens landbruk, ved å hindre plagsomme angrep av sopp, bakterier og virus.
Plantenes akilleshæl
Planter er, akkurat som mennesker, hele tiden utsatt for mikroorganismer. Men i motsetning til mennesker kan plantenes medfødte immunsystem ikke danne antistoffer mot mikroorganismer.
– Derfor er det viktig at planter har en effektiv barriere mot bakterier. Bladene er dekket av et vokslag på oversiden, men på undersiden er bladene sårbare; der kan bakterier trenge inn gjennom de såkalte spalteåpningene, forklarer Palmgren.
Planter har derfor utviklet et spesielt, genetisk programmert system til å beskytte seg mot invasjon.
Immunsystem er delt i to grener – et ytre system med reseptorer som gjenkjenner bakterier utenfor plantecellen og et indre system som gjenkjenner proteinene som bakteriene sender inn i plantecellen.
– Inntil nå har vitenskapsfolk kun identifisert ett protein, kalt RIN4, som kan regulere de to greinene av plantens immunsystem. Det har derfor vært uklart hvordan proteinet og de to greinene av immunsystemet interagerer for å skape den nødvendige immunresponsen i planten, forklarer Palmgren.
Bladenes vakthold
Spalteåpningene er plantenes pustehull. Her tar planten opp CO2 fra luften omkring dem og avgir oksygen og vanndamp til omgivelsene.
Spalteåpninger er dermed også en akilleshæl i plantenes immunsystem, og planten kontrollerer derfor nøye at de ikke er åpne mer enn høyst nødvendig.
– Det er innebygget sinnrike kontrollmekanisme i spalteåpningene, som kan merke nærværet av sykdomsfremkallende mikroorganismer. Men bakteriene har utviklet et kjemisk våpen, coronatin, som kan tvinge spaltene til å åpne seg igjen, forklarer Palmgren.
Annonse
Nå har forskerne identifisert seks nye proteiner som er forbundet med RIN4 og ser ut til å skape den nødvendige forbindelsen mellom de to greinene av immunsystemet.
Et protein som kalles AHA1 ser ut til å være nøkkelen til immunrespons, i hvert fall i modellplanten Arabidopsis - eller vårskrinneblom, som den heter på norsk.
– AHA1 ser ut til å styre åpning og lukking av spalteåpningene sammen med RIN4, som svar på en sykdomsfremkallende mikroorganisme, forklarer Palmgren.
En universell mekanisme?
Når en reseptor på utsiden av plantecellen «merker» en sykdomsfremkallende bakterie, vil den altså via RIN4 gi beskjed til cellen om å lukke spalteåpningen og samtidig aktivere den innerste delen av immunsystemet.
De nye funnene framhever hvor viktig reguleringen av spalteåpningene er i immunsystemet til vårskrinneblom.
– Siden spalteåpninger har en så sentral rolle både i å få gasser og vann til å passere inn og ut av bladet, men også som den sentrale porten i immunsystemet, er det viktig å avklare om dette er en universell mekanisme i alle planter, forklarer Palmgren.
Skulle de seks proteinene som forskerne har funnet, vise seg å spille en så essensiell rolle i alle planters biokjemiske mekanismer, håper forskerne å kunne finne måter å regulere mekanismene, for dermed å hjelpe plantene med bedre å kunne gjenkjenne og blokkere invaderende bakterier.
– Dessverre er det ikke så enkelt at vi bare kan sprøyte plantene med stoffer som kan lukke spalteåpningene, for det vil jo drepe planten, men en større forståelse av hvordan disse proteinkompleksene fungerer er helt grunnleggende kunnskap når vi skal forsøke å forebygge framtidens matplanter mot sykdommer, avslutter Palmgren.
