Mọi người đã thắc mắc trong nhiều năm tại sao mầm bệnh Phytophthora xâm nhập gây ra bệnh mốc sương tàn phá, nguồn gốc của nạn đói Khoai tây Ireland, trên khoai tây, nhưng hoàn toàn không ảnh hưởng đến các cây như táo hoặc dưa chuột. Làm cách nào để cây táo và cây dưa chuột có thể loại bỏ hoàn toàn mầm bệnh nguy hiểm này? Các nhà khoa học nông nghiệp đã tự hỏi trong nhiều năm: nếu tính kháng này hoàn toàn và tồn tại qua nhiều thế hệ, liệu có cách nào đó chúng ta có thể chuyển nó sang các cây mẫn cảm như lúa mì và do đó ngăn chặn dịch bệnh? về kháng nonhost
Có rất nhiều ví dụ về nhà máy nhạy cảm với một mầm bệnh nhưng có thể chống lại một mầm bệnh khác có liên quan chặt chẽ. Bằng cách khám phá cơ chế đằng sau sự kháng thuốc, chúng ta có thể hiểu sâu hơn về cây hệ thống miễn dịch và cũng có thể khám phá các khía cạnh chưa được biết đến trước đây của tín hiệu và điều hòa miễn dịch, điều này có thể giúp các nhà khoa học cải thiện sức đề kháng chống lại một phổ rộng hơn mầm bệnh.
Tại sao việc xác định cơ sở phân tử của kháng nonhost lại quan trọng đến vậy ?
Câu hỏi này luôn quan trọng vì mầm bệnh là mối đe dọa thường xuyên đối với nông nghiệp, hạn chế lượng lương thực được sản xuất và nơi có thể trồng cây. Các nhà khoa học tiếp tục tìm hiểu các cách để giảm tác động của dịch bệnh, thông qua việc phát triển các loại thuốc trừ sâu, thực hiện các biện pháp thực hành mới trên đồng ruộng, và nhân giống các loại cây trồng có khả năng chống chịu cao.
Tuy nhiên, thế giới hiện đại vô tình làm xói mòn những nỗ lực này theo một số cách. Toàn cầu hóa và sự di chuyển gia tăng đã góp phần vào việc lây lan mầm bệnh sang môi trường mới. Một ví dụ nổi bật là sự xuất hiện gần đây của bệnh đạo ôn lúa mì do nấm Magnaporthe oryzae gây ra, loại nấm này trong một thời gian dài đã không thể xâm chiếm lúa mì.
Matthew Moscou, một nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm Sainsbury ở Norwich, Vương quốc Anh, giải thích: “Lĩnh vực kháng thuốc không phải máy chủ đặt ra để xác định các cách mới để tạo ra khả năng chống lại các mầm bệnh thực vật này, được hướng dẫn bởi các phương pháp tiếp cận đã tồn tại trong tự nhiên. “Câu hỏi này là cơ bản để hiểu tại sao một số loài thực vật bị nhiễm bởi một mầm bệnh cụ thể và những loài khác thì không, và ngược lại, tại sao một loại mầm bệnh nhất định chỉ có thể xâm chiếm thành công một số ít loài thực vật, chúng hình thành chung phạm vi ký chủ của nó.”
Chúng ta biết những gì?
Các nhà khoa học đã học được rằng tính kháng thuốc không phải là một tính năng được kiểm soát bởi nhiều gen và phần lớn bị chi phối bởi các thuộc tính đặc trưng của một chòm sao thực vật gây bệnh nhất định. Các rào cản vật lý tồn tại và gây ra từ trước, chẳng hạn như lớp biểu bì thực vật, và việc tiết ra các phân tử kháng khuẩn thường là những yếu tố chính gây ra sự kháng thuốc không phải cây trồng. Gần đây, các nhà khoa học đã công nhận sự tác động lẫn nhau của các cảm biến miễn dịch kiểu NLR của vật chủ và các protein tác động mầm bệnh được tiết ra là một yếu tố quyết định quan trọng khác của sự kháng thuốc không phải máy chủ.
Những gì chúng ta không biết?
Ralph Panstruga, một nhà khoa học tại Đại học RWTH Aachen ở Đức. “Kiến thức của chúng tôi về khả năng kháng thuốc không phải máy chủ chủ yếu dựa vào những phát hiện thu được ở một số ít loài thực vật hạt kín (mô hình) có khả năng di truyền rất tốt. Chúng tôi vẫn chưa biết những hiểu biết này có thể được khái quát ở mức độ nào, đặc biệt là đối với thực vật không hạt kín. "
Mặc dù còn nhiều điều chúng ta chưa biết về tính kháng nonhost, nhưng những tiến bộ gần đây trong công nghệ, chẳng hạn như phương pháp giải trình tự DNA, sẽ giúp các nhà khoa học dễ dàng tìm hiểu thêm. Để hiểu được sự đóng góp của các vi sinh vật, các nhà khoa học gần đây đã có thể khám phá khía cạnh này thông qua các thí nghiệm hoàn nguyên với các cộng đồng vi sinh vật tổng hợp kết hợp với hệ thống thực vật không có mầm bệnh. Những công cụ này chỉ mới được thiết lập gần đây cho một số loài cây trồng kiểu mẫu và chưa có sẵn cho nhiều loại cây nông nghiệp quan trọng.
Điều gì có thể đến từ việc trả lời câu hỏi này?
Tìm hiểu thêm về tính kháng thuốc non sẽ giúp các nhà khoa học đánh giá tốt hơn rằng tính nhạy cảm và tính kháng thuốc là kết quả cực đoan của tương tác giữa cây trồng và mầm bệnh, với tất cả các dạng trung gian có thể xảy ra. Các nhà khoa học cũng có thể phát hiện ra mầm bệnh thực vật chưa được phát hiện trên một số loài, điều này sẽ nâng cao chiến lược kiểm soát dịch bệnh. Trả lời câu hỏi này cũng sẽ giúp các nhà khoa học hiểu thêm về việc liệu các commen vi sinh vật có góp phần chống lại sự kháng thuốc hay không, từ đó có thể tạo cơ sở cho các biện pháp bảo vệ thực vật trong tương lai. Cuối cùng, những hiểu biết này sẽ hoàn thành bức tranh của chúng ta về hệ thống miễn dịch thực vật.
Để có bài đánh giá đầy đủ, hãy đọc “Cơ sở phân tử của kháng thuốc non là gì?” được xuất bản trong số tháng XNUMX của MPMI tạp chí. Bài viết này là bài đầu tiên trong loạt mười bài đánh giá khám phá 10 câu hỏi chưa được trả lời hàng đầu trong các tương tác giữa thực vật và vi sinh vật phân tử, xuất phát từ sáng kiến nguồn cung ứng cộng đồng do MPMI ban biên tập của tạp chí tại Đại hội Quốc tế 2019 về Tương tác giữa Thực vật và Vi sinh vật phân tử ở Glasgow, Scotland.
Khi những người tham dự cuộc họp, Panstruga và Moscou đã nghe về nhiệm vụ xác định 10 câu hỏi chưa được trả lời hàng đầu trong MPMI, họ ngay lập tức bị mê hoặc. Khi họ xem danh sách cuối cùng, họ bị thu hút bởi câu hỏi về tính kháng nonhost, một biện pháp bảo vệ thực vật cung cấp khả năng miễn dịch cho tất cả các thành viên của loài thực vật chống lại vi sinh vật có hại cho các loài thực vật khác.
Panstruga cho biết: “Vì cả hai chúng tôi đều đã công bố kiến thức chuyên môn trong lĩnh vực kháng nonhost, nên chúng tôi có thể tự đóng góp bằng một bài báo đánh giá cho câu hỏi liên quan này. “Chúng tôi đã cảm thấy trong một thời gian khá dài rằng một số khái niệm và thuật ngữ trong lĩnh vực này là mơ hồ và có thể gây hiểu lầm, và rằng đây sẽ là thời điểm thích hợp để tổng hợp những kiến thức hiện tại, nhưng cũng để làm rõ một vài khía cạnh và nâng cao một vài điều mới mẻ. ý tưởng. ”