식물이 면역 체계를 강화하여 병원균과의 싸움을 돕는다.

식물이 면역 체계를 강화하여 병원균과의 싸움을 돕는다.

이 진화 할 수 없다 오늘 알려져 않으며이 충분한 식량 공급없이 살아남을 수있는 문명. - 노먼 볼 로그

대부분의 사람들은 들어 본 적이 없다. 노먼 Borlaug. 그는 지금까지 노벨 평화상을 수상한 유일한 농업 과학자입니다. 수확량이 많고 질병에 잘 견디는 시리얼 작물의 개발에 대한 그의 연구는 10 억 개 이상을 절약했습니다 (예, 십억) 기아로부터의 사람들.

몇 년 전이 말을 거의 50로 말했지만, 그의 메시지는 오늘날 더 이상 관련이 없습니다. 우리는 초과 할 것으로 예상되는 세상에 산다. 주위로 구십억명 2050, 현재 일부 800 만 명 건강하고 활동적인 삶을 살만큼 충분한 식량이 없다.

우리가 필요 유엔 식량 농업기구 프로젝트 적어도 70 %만큼 식량 생산량을 늘린다. 인구 증가의 급증에 대응할 수 있습니다. 이는 어려운 일이며, 거의 글로벌 수확의 20 %의 식물 질병에 손실됩니다. 이러한 질병을 퇴치하는 가장 효율적인 방법 중 하나는 화학 물질 관리 (농약 사용)입니다. 그러나 병원균은 살충제에 대한 내성을 신속하게 발생시킬 수 있으며, 따라서 농산물을 유지하기 위해 더 높은 사용량을 요구할 수 있습니다. 또한있다 환경 및 건강 문제 필드에 잠재적으로 유독 한 화학 물질의 적용과 관련이있다.

수요는 작물 보호의 안전하고 지속 가능한 방법에 대해 긴급입니다. 우리는 식물 병리학가에서 단계 곳이다. 식물 병리학는 의사가 인간의 건강을 전문으로 동일한 방법으로 식물의 건강을 전문으로, 우리는 우리의 식량 공급을 보호하기 위해 쉬지 않고 일한다.

병원균에 대한 전쟁 연구의 새로운 영역은 식물의 자연 면역 체계를 향상시키는 데 중점을 둡니다. 식물이 자체적으로 감염을 퇴치 할 수 있다면 우리는 필요한 살충제의 양을 줄일 수 있습니다. 아이들이 미래의 질병에 대비하여 예방 접종을받는 것과 마찬가지로, 식물 병리학자는 침입자에 대한 면역 방어력을 강화하기 위해 식물을 병원균에 대해 "예방 접종"하는 동일한 방법론을 사용하고 있습니다. 식물의 면역 체계를 프라이밍하는이 방법은 현재 질병에 걸려있는 지구 수확의 일부를 저장하는 안전하고 효과적인 방법 일 수 있습니다.

스트레스를받는 식물 1카사바 전문가가 태국 동북부에서 병이있는 작물을 검사합니다. CIAT, CC BY-SA

식물 면역계의 이해

식물은 박테리아, 곰팡이 및 바이러스와 같은 다양한 병원성 미생물에 자연적으로 노출됩니다. 육체적으로 감염을 피할 수있는 인간과 달리 식물은 움직이지 않습니다. 따라서 식물의 모든 세포는 공격으로부터 자신을 방어해야합니다. 식물은 이러한 미생물과 싸우는 데 도움이되는 다층 면역 체계를 가지고 있습니다. 그것은 인간 면역 체계와 매우 유사한 방식으로 작동합니다.

식물은 미생물의 "패턴"을 인식하여 병원균을 검출합니다. 이들은 식물이 "비 - 자아"로 인식하도록 진화 한 미생물 유형 (세균성 편모)을 특징으로합니다. 인체는 면역 반응을 유도합니다. 불행히도, 병원체는 전형적으로 이러한 패턴을 가리고 위장하여 인식을 회피하기 위해 계속 진화합니다. 이 능력은 효과적인 면역 반응을 나타 내기 전에 식물 세포를 식민지화 할 수있게합니다.

국방 프라이밍은 예방 접종과 같습니다

우리의 주요 연구 목표 중 하나는 이러한 패턴을 활용하여 식물 면역 시스템전통적인 화학 제어 방법 대신에 병원성 미생물에 대한 강화 된 보호를 작성.

"방어 프라이밍"인간 질병 치료를위한 백신 개발 방법과 매우 유사합니다. 백신은 병원체 사기꾼의 역할을하여 작동합니다. 면역 체계가 공격 당하고 있다고 생각하도록 속여서 항체 생산과 같은 방어 반응을 자극합니다. 이것은 신체가 미래에 그것을 만날 경우 면역계가 특정 병원체를 기억하도록 허용하는 방어 기억을 만듭니다. 백신의 감각적 인 기억 덕분에 신속하고 견고하게 대응할 수 있습니다.

우리는 식물 병원체 관계에이 같은 원칙을 적용 할 수 있습니다. 예를 들어 일단 병원체의 관심 패턴을 확인하면이를 분리하고 정제하기 위해 노력합니다. 이 단계는 백신 제조와 같습니다. 그런 다음 정화 패턴으로 식물을 접종 할 수 있습니다 (예 : 줄기 나 주사기에 잎을 주입하는 등). 목표는 식물의 자연 면역 반응을 자극하여 식물이 다음에 병원균에 접했을 때 더 빠르고 더 강력한 방어 반응을 일으키는 것입니다.

우리는 기본적으로 적들이 공격하기 전에 식물들이 전투 준비를하고 있음을 보장합니다. 초식 식물 종종 공장 내에서 적은 수의 증상과 감소 병원균 집단을 특징으로 감염에 강화 된 허용 오차를 표시합니다. 프라이밍 식물 아직 상업적 농업의 대규모 기초 구현되지 않았지만 과학자 적극적 이용에 대한 연구를 수행하고 온실과 현장에서의 방어 프라이밍 박테리아, 바이러스 및 곰팡이에 대한 보호 설정.

내 자신의 연구는 주로 박테리아 병원균에 대한 방어를위한 방어 프라이밍의 사용에 초점을두고 있습니다. Xylella의 fastidiosa 그것은 수십억 달러에 달하는 와인, 테이블 및 건포도 포도 산업에 영향을 미칩니다. 피어스 병의 원인은 캘리포니아주의 비용입니다. 매년 US $ 100 백만 이상 작물 손실 비용과 그것을 대우하려는 노력에서. 현재이 식물 병원균에 의해 야기 된 질병에 대한 치료법은 없지만, 우리의 목표는 방어 프라이밍을 이용하여이를 정복하는 것입니다.

스트레스를받는 식물 2식물도 아프다! 줄기는 밀에 균류를 녹입니다. Yue Jin 농업 연구 서비스

상업적 농업의 잠재력

방어 반응이 특정 세균에 특이적인 인간의 면역 체계와는 달리 식물에서의 초벌칠의 영향은 넓은 범위의 질병으로 식물을 다양한 질병 및 해충으로부터 보호합니다.

방호 프라이밍의 또 다른 주요 이점은 식물의 체력이 거의 감소하지 않는다는 것입니다. 식물은 여전히 ​​자라며 정상적으로 번식합니다. 이것은 성공이 높은 수확량에 달려있는 상업적 농업에서 결정적인 이점입니다.

또한, 프라이밍 된 상태는 내구성이 있으며 초기 자극 이후 오랫동안 유지 될 수 있습니다. 현재 연구에 따르면 식물은이 방어 메모리를 자손에게 전달할 수 있으며, 다중 세대 보호 어떤 유전자 변형도없이.

이 현상 뒤에있는 분자 메커니즘에 대한 우리의 이해를 향상시키기 위해서는 더 많은 연구가 필요하지만, 방위 프라이밍은 미래의 지속 가능한 농업에서 가치 있고 유망한 도구가 될 것으로 보인다.

저자에 관하여대화

rapicavoli jeannetteJeannette Rapicavoli 캘리포니아 리버 사이드 대학에서 식물 병리학 박사 후보이다. 내 연구는 목부 또는 식물 혈관 시스템의 물 전도성 조직에 존재하는 식물 병원균의 호스트 병원체 상호 작용 분자 단위로 초점을 맞추고있다. 특히, 본인은 경제적으로 중요한 식물 호스트간에, 포도 나무와 감귤 심각한 질병을 일으키는 세균 병원체와 함께 작동합니다. 현재 내 연구 식물 선천 면역의 엘리 시터 박테리아 세포 표면 다당류의 역할을 강조하고있다.

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