Sivilisaatio, kuten nykyään tiedetään, ei olisi voinut kehittyä eikä se voi selviytyä ilman riittävää ruokaa. - Norman Borlaug

Useimmat ihmiset eivät ole koskaan kuulleet Norman Borlaug. Hän on toistaiseksi ainoa maataloustieteilijä, joka on koskaan voittanut Nobelin rauhanpalkinnon. Hänen työnsä korkean tuottavuuden ja taudin kestävien viljakasvien viljelyssä säästivät yli miljardi euroa (kyllä, miljardi) ihmiset nälkää.

Vaikka hän lausui nämä sanat lähes 50 vuotta sitten, hänen viestinsä ei voinut olla nykyistä tärkeämpi. Elämme maailmassa, jonka odotetaan ylittävän yhdeksän miljardia ihmistä 2050in ympärillä, ja tällä hetkellä jotkut 800 miljoonaa ihmistä ei ole tarpeeksi ruokaa elää terveellistä ja aktiivista elämää.

Yhdistyneiden Kansakuntien elintarvike- ja maatalousjärjestön hankkeet, jotka meidän on tehtävä lisätä elintarvikkeiden tuotantoa vähintään 70% väestönkasvun kasvuun. Tämä on pelottava tehtävä, joka on entistä vaikeampi siitä, että lähes 20% maailman sadosta menetetään kasvitauteihin. Yksi tehokkaimmista tavoista torjua näitä sairauksia on kemiallinen valvonta - torjunta-aineiden käyttö. Taudinaiheuttajat voivat kuitenkin nopeasti kehittyä torjunta-aineille, mikä voi vaatia yhä suurempaa käyttöä tuotannon ylläpitämiseksi. Siellä on myös ympäristöön ja terveyteen liittyvistä ongelmista liittyy mahdollisesti myrkyllisten kemikaalien käyttöön kenttiin.

Kysyntä on kiireellinen turvallisempien ja kestävämpien viljelymenetelmien kannalta. Siellä me, kasvien patologit, astumme sisään. Kasvipatologi on erikoistunut kasvien terveyteen samalla tavalla kuin lääkäri on erikoistunut ihmisten terveyteen, ja työskentelemme väsymättä suojelemaan ruokaa.

Uutta tutkimusaluetta patogeenien vastaisessa sodassa keskittyy laitoksen luonnollisen immuunijärjestelmän tehostamiseen. Jos kasvi voi torjua tartunnan yksin, voimme vähentää tarvittavien torjunta-aineiden määrää. Samoin kuin lapset rokotetaan suojelemaan tulevia sairauksia vastaan, kasvipatologit käyttävät samaa menetelmää "immunisoimaan" kasveja patogeenejä vastaan ​​tavoitteena vahvistaa heidän immuunipuolustusta hyökkääjiä vastaan. Tämä menetelmä kasvien immuunijärjestelmien pohjustamiseksi voisi olla turvallinen ja tehokas tapa säästää osa nykyisistä satoista hävinneistä sadoista.

Kasava-erikoislääkäri tutkii sairaita kasveja Koillis-Thaimaassa. CIAT, CC BY-SA

Kasvien immuunijärjestelmän ymmärtäminen

Kasvit altistuvat luonnollisesti erilaisille patogeenisille mikrobeille, kuten bakteereille, sienille ja viruksille. Toisin kuin ihmiset, joilla on kyky fyysisesti välttää infektioita, kasvit ovat liikkumattomia. Siksi jokaisen kasvin solun täytyy puolustaa hyökkäystä vastaan. Kasveilla on monitasoinen immuunijärjestelmä, joka auttaa heitä torjumaan näitä mikro-organismeja. Se toimii tavalla, joka on hyvin samanlainen kuin ihmisen immuunijärjestelmä.

Kasvit havaitsevat taudinaiheuttajat tunnistamalla mikrobien ”mallit”. Nämä ovat ainutlaatuisia ominaisuuksia mikrobi-tyypistä (ajatella bakteereja), että kasvi on kehittynyt tunnistamaan ”ei-itse”. ihmisen kehon, joka aiheuttaa immuunivasteen. Valitettavasti patogeenit kehittyvät jatkuvasti, jotta vältetään tunnistaminen, tyypillisesti suojaamalla tai peittämällä nämä kuviot. Tämä kyky sallii niiden kolonisoida kasvien solut, ennen kuin se voi asentaa tehokkaan immuunivasteen.

Puolustus Priming on kuin rokotus

Yksi tärkeimmistä tutkimustavoitteistamme on hyödyntää näitä malleja hyväksi kasvin immuunijärjestelmäluoden parempaa suojaa patogeenisiä mikrobeja vastaan ​​perinteisten kemiallisten torjuntamenetelmien sijasta.

Periaate "puolustuksen pohjustus”On hyvin samanlainen kuin ihmisen sairauksien hoitoon tarkoitettujen rokotteiden kehittäminen. Rokote toimii taudinaiheuttajana. Se huijaa immuunijärjestelmää ajattelemaan, että sitä hyökätään, mikä stimuloi puolustusvasteita, kuten vasta-aineiden tuotantoa. Tämä luo puolustusmuistin, jonka avulla immuunijärjestelmä voi muistaa tietyn patogeenin, jos elin kohtaa sen tulevaisuudessa. Se voi sitten reagoida nopeasti ja vakaasti rokotteen sisältämän muistin ansiosta.

Voimme soveltaa samaa periaatetta kasvien ja patogeenien väliseen suhteeseen. Esimerkiksi, kun olemme tunnistaneet patogeenin mielenkiintoisen mallin, pyrimme eristämään ja puhdistamaan sen. Tämä vaihe on kuin rokotteen valmistus. Voimme sitten istuttaa kasvin puhdistetulla kuviolla - esimerkiksi ruiskuttamalla sen varteen tai lehtiin ruiskulla. Tavoitteena on edistää laitoksen luonnollista immuunivastetta, mikä johtaa nopeampaan ja / tai vahvempaan puolustusvasteeseen seuraavalla kerralla, kun laitos kohtaa taudinaiheuttajan.

{youtube}QrNOHKjA2q4{/youtube}

Olemme periaatteessa varmistamassa, että kasvit ovat valmiita taisteluun ennen vihollisen hyökkäyksiä. Pohjustetut kasvit niillä on lisääntynyt sietokyky infektioita vastaan, jolle on usein ominaista vähemmän oireita ja pienentynyt patogeenipopulaatio kasvien sisällä. Vaikka pohjamaalattuja kasveja ei ole vielä toteutettu laajamittaisesti kaupallisessa maataloudessa, tutkijat harjoittavat aktiivisesti tutkimusta puolustuksen pohjustus sekä kasvihuoneessa että kentässä suojaavat bakteerit, virukset ja sienet.

Oma tutkimus keskittyy ensisijaisesti puolustuksen pohjustuksen käyttöön suojaamaan bakteeri-patogeeniä, jota kutsutaan Xylella fastidiosa joka vaikuttaa monen miljardin dollarin viini-, pöytä- ja rusinaviinirypäleihin. Se aiheuttaa Pierce'n taudin, joka maksaa Kalifornian osavaltiolle yli $ 100 miljoonaa euroa vuodessa kustannuksia ja pyrkimyksiä hoitaa sitä. Tällä hetkellä ei ole parannuskeinoa tämän kasvipatogeenin aiheuttamista sairauksista, mutta tavoitteenamme on hyödyntää puolustuksen pohjustusta sen hävittämiseksi.

Myös kasvit sairastuvat! Varren ruosteen sieni vehnässä. Yue Jin, maatalouden tutkimuspalvelu

Mahdollisuus kaupalliseen maatalouteen

Toisin kuin ihmisen immuunijärjestelmässä, jossa puolustusvasteet ovat spesifisiä tietylle sukusolulle, kasvien pohjustuksen vaikutukset ovat laaja-alaisia, ja ne suojaavat laitosta laajalle joukolle sairauksia ja hyönteisten tuholaisia.

Toinen merkittävä etu puolustuksen pohjustuksessa on, että kasvien kunto ei vähene ollenkaan - kasvit kasvavat ja lisääntyvät normaalisti. Tämä on kriittinen etu kaupallisessa maataloudessa, jossa menestys riippuu suurista saannoista.

Lisäksi pohjustettu tila on kestävä ja se voidaan säilyttää pitkään alkuperäisen ärsykkeen jälkeen. Nykyiset tutkimukset ovat myös osoittaneet, että kasvit voivat siirtää tämän puolustusmuistin jälkeläisilleen monen sukupolven suojelu ilman geneettistä muuntamista.

Lisätutkimuksia tarvitaan, jotta voimme ymmärtää paremmin tämän ilmiön taustalla olevia molekyylimekanismeja, mutta puolustuksen pohjustus näyttää olevan arvokas ja lupaava väline kestävän maatalouden tulevaisuudessa.

Author

Jeannette Rapicavoli on Kalifornian yliopiston Riverside-yliopiston kasvipatologian tohtorikoulutettava. Tutkimuksessani keskitytään kasviperäisten patogeenisten bakteerien isäntä-patogeenisen vuorovaikutuksen molekyylipohjaan tai kasvi-verisuonijärjestelmän vesijohtavaan kudokseen. Työskentelen erityisesti bakteeripatogeenin kanssa, joka aiheuttaa vakavia sairauksia viinirypäleissä ja sitrushedelmissä muiden taloudellisesti tärkeiden kasvi-isäntien joukossa. Tällä hetkellä tutkimuksessani on korostettu bakteerien solupinnan polysakkaridien roolia kasvin synnynnäisen immuunijärjestelmän tekijöinä.

Tämä artikkeli julkaistiin alunperin Conversation. Lue alkuperäinen artikkeli.

Aiheeseen liittyvä kirja:

at

Kiitos käynnistä InnerSelf.com, missä niitä on 20,000+ elämää muuttavat artikkelit, joissa mainostetaan "Uusia asenteita ja uusia mahdollisuuksia". Kaikki artikkelit on käännetty kielelle Yli 30 kieltä. Tilaa viikoittain ilmestyvälle InnerSelf Magazinelle ja Marie T Russellin Daily Inspirationille. InnerSelf-lehti on julkaistu vuodesta 1985.