گیاهان چگونه از خود دفاع می‌کنند؟

سیستم ایمنی گیاه ازطریق مولکلول‌های اسید چرب باکتری‌ها را تشخیص می‌دهد و دربرابر آن‌ها از گیاه محافظت می‌کند.

گیاهان نیز همانند انسان‌ها و حیوانات با کمک سیستم ایمنی دربرابر پاتوژن‌ها از خودشان دفاع می‌کنند. اما آن‌ها چگونه دفاع سلولی خود را فعال می‌کنند؟ پژوهشگران دانشگاه فنی مونیخ (TUM) به‌تازگی کشف کرده‌اند که گیرنده‌هایی در گیاهان وجود دارند که باکتری‌ها را ازطریق واحدهای ساختاری مولکولی ساده‌ای شناسایی می‌کنند. دکتر استفانی رانف، استاد آسیب‌شناسی گیاهی در دانشگاه فنی مونیخ می‌گوید:

سیستم ایمنی گیاهان نسبت‌به آنچه ما تصور می‌کنیم، پیچیده‌تر است.

اکنون با همکاری گروهی از پژوهشگران بین‌المللی، موادی کشف شده‌اند که موجب فعال شدن سیستم دفاعی گیاهان می‌شوند. تابه‌حال دانشمندان تصور می‌کردند که سلول‌های گیاهی نیز همچون سلول‌های انسانی و حیوانی، باکتری‌ها را ازطریق ترکیبات مولکولی پیچیده‌ای که مثلا روی دیواره‌ی سلولی باکتری وجود دارد، شناسایی می‌کنند. به‌خصوص، مولکلول‌های خاصی که از یک بخش چربی‌مانند و مولکول‌های قند تشکیل شده‌اند و به آن‌ها لیپوپلی‌ساکارید یا به اختصار LPS گفته می‌شود. گمان می‌رفت این مولکول‌ها آغازکننده‌ی پاسخ سیستم ایمنی باشند. گروه رانف در سال ۲۰۱۵، گیرنده‌ی پروتئینی این مولکول‌ها را شناسایی کردند: مولکولی که LORE نامیده می‌شود.

تمام آزمایش‌ها نشان می‌دادند که وقتی پروتئین LORE مولکول‌های LPS موجود در دیواره‌ی سلولی باکتری خاصی را شناسایی می‌کند، موجب فعال شدن سیستم ایمنی سلول می‌شود. رانف به خاطر می‌آورد:

شگفتی زمانی پیش آمد که ما قصد داشتیم این پروتئین گیرنده را دقیق‌تر مورد مطالعه قرار دهیم. هدف ما این بود که ببینیم چگونه LORE بین مولکول‌های مختلف LPS تمایز قائل می‌شود. برای این کار ما نیاز به LPS با خلوص بالا داشتیم.

 

گیاهان چگونه از خود دفاع می‌کنند؟

برگ‌های گیاه رشادی به‌سادگی طی فرایند فشار-نفوذ پذیری محلولی که حاوی باکتری است، آلوده می‌شود

 

پژوهشگران دریافتند که نمونه‌های LPS فقط همراه‌با یک اسید چرب کوتاه خاص در آغاز واکنش دفاعی گیاه مشارکت دارند. شگفت‌آور اینکه آن‌هایی که در تمام این نمونه‌های LPS فعال حضور داشتند، چسبندگی بسیار بالایی به مولکول‌های اسید چرب آزاد داشتند. پژوهشگران پس از چند ماه آزمایش توانستند این اسیدهای چرب آزاد را از LPS جدا کنند. رانف گفت:

وقتی ما درنهایت در تولید LPS با خلوص بسیار بالا موفق شدیم، معلوم شد که سلول‌های گیاهی اصلا به آن‌ها واکنشی نشان نمی‌دهند! آشکار بود که پاسخ سیستم ایمنی به‌وسیله‌ی LPS آغاز نمی‌شود بلکه این اسیدهای چرب کوتاه هستند که موجب آغاز واکنش دفاعی گیاه می‌شوند.

اسیدهای چرب کوتاه، درمقایسه با LPSها که اندازه‌ی بسیار بزرگ‌تری دارند، واحدهای سازنده‌ی شیمیایی بسیار ساده‌ای به‌شمار می‌روند. آن‌ها برای باکتری‌ها ضروری هستند و به‌میزان زیادی در باکتری تولید می‌شوند. رانف خلاصه می‌کند:

استراتژی سلول‌های گیاهی برای شناسایی باکتری‌ها ازطریق این واحدهای ساختاریِ اساسی، بسیار پیچیده است: باکتری به این اسیدهای چرب نیاز دارد، بنابراین نمی‌تواند از واکنش سیستم دفاعی گیاه فرار کند.

این نتایج می‌تواند به پژوهشگران حوزه‌ی اصلاح ژنتیکی گیاهان کمک کند تا گیاهانی تولید کنند که سیستم ایمنی قوی‌تری داشته باشند. همچنین می‌توان تصور کرد گیاهانی که با این اسید چرب مورد هدف قرار می‌گیرند، مقاومت بیشتری دربرابر پاتوژن‌ها خواهند داشت.

 

واسه دیدن مطالب فناوری بیشتر اینجا  را کلیک نمایید.

منبع خبر