Civilization tulad ng ito ay kilala ngayon ay hindi maaaring may nagbago, o maaari itong nakataguyod makalipas ang, nang walang isang sapat na supply ng pagkain. - Norman Borlaug

Karamihan sa mga tao ay hindi pa narinig Norman Borlaug. Siya ay, sa ngayon, ang tanging agrikultural na siyentipiko na kailanman ay nanalo sa Nobel Peace Prize. Ang kanyang trabaho sa pag-unlad ng mataas na mapagbigay at sakit-lumalaban crops cereal-save ng higit sa isang bilyon (oo, bilyon) mga tao mula sa gutom.

Bagaman binigkas niya ang mga salitang ito halos 50 taon na ang nakalilipas, ang kanyang mensahe ay hindi magiging mas may kaugnayan ngayon. Nakatira kami sa isang mundo na inaasahang lumampas siyam na bilyong tao sa pamamagitan ng paligid 2050, at sa kasalukuyan, ang ilan 800 milyong tao walang sapat na pagkain upang mabuhay ng isang malusog at aktibong buhay.

Ang United Nations Food and Agriculture Organization proyekto na kailangan namin upang dagdagan ang produksyon ng pagkain sa pamamagitan ng hindi bababa sa 70% upang mapaunlakan ang paggulong na ito sa pag-unlad ng populasyon. Ito ay isang nakakatakot na gawain, na ginawa kahit na mas mahirap sa pamamagitan ng ang katunayan na halos 20% ng pandaigdigang pag-aani ay nawala sa mga sakit ng halaman. Ang isa sa mga pinaka mahusay na paraan upang labanan ang mga sakit na ito ay sa pamamagitan ng kontrol sa kemikal - ang paggamit ng mga pestisidyo. Gayunpaman, ang mga pathogens ay maaaring mabilis na bumuo ng paglaban sa mga pestisidyo, na maaaring mangailangan ng mas mataas na paggamit upang mapanatili ang produksyon. Mayroon ding mga kapaligiran at kalusugan na nauugnay sa aplikasyon ng mga potensyal na nakakalason na mga kemikal sa mga patlang.

Ang demand ay mahalaga para sa mas ligtas at mas sustainable paraan ng crop proteksyon. Iyan ay kung saan namin, ang halaman pathologists, step in. Ang isang planta pathologist Dalubhasa sa kalusugan ng halaman sa parehong paraan ng isang manggagamot Dalubhasa sa kalusugan ng tao, at nagtatrabaho kami tirelessly upang maprotektahan ang aming supply ng pagkain.

Ang isang nobelang lugar ng pananaliksik sa digma laban sa mga pathogen ay nakatutok sa pagpapahusay ng natural na sistema ng immune ng halaman. Kung ang isang halaman ay maaaring labanan ang isang impeksyon sa sarili nitong, maaari nating bawasan ang dami ng mga pestisidyo na kinakailangan. Katulad ng kung paano ang mga bata ay nabakunahan upang maprotektahan laban sa mga sakit sa hinaharap, ang mga pathologist ng halaman ay gumagamit ng parehong pamamaraan upang "bansagin" ang mga halaman laban sa mga pathogens, na may layuning palakasin ang kanilang mga panlaban sa immune laban sa mga manlulupig. Ang paraan ng pag-uunlad ng mga sistema ng immune ng halaman ay maaaring maging isang ligtas at epektibong paraan upang mai-save ang ilan sa pandaigdigang ani na kasalukuyang nawawala sa mga sakit.

Sinusuri ng isang espesyalista sa kamoteng kahoy ang isang sira na pananim sa hilagang-silangan ng Taylandiya. CIAT, CC BY-SA

Pag-unawa sa Plant Immune System

Ang mga halaman ay natural na nakalantad sa iba't ibang mga pathogenic microbes, tulad ng bakterya, fungi at mga virus. Sa kaibahan sa mga tao, na may kakayahan na maiwasan ang pisikal na mga impeksiyon, ang mga halaman ay walang pagbabago. Samakatuwid, ang bawat cell sa planta ay dapat ipagtanggol ang sarili laban sa pag-atake. Ang mga halaman ay may isang multi-tiered immune system na tumutulong sa kanila na labanan ang mga mikroorganismo. Gumagana ito sa paraang katulad ng immune system ng tao.

Natuklasan ng mga halaman ang mga pathogens sa pamamagitan ng pagkilala ng mga "mga pattern ng microbial." Ang mga ito ay mga natatanging katangian ng uri ng microbe (sa tingin ng bacterial flagella) na ang planta ay umunlad upang kilalanin bilang "hindi-sarili." Maaari nating katumbas ang kakayahan na ito sa pagkilala ng mga antigen sa pamamagitan ng katawan ng tao, na nagpapahiwatig ng immune response. Sa kasamaang palad, ang mga pathogens ay patuloy na nagbabago upang maiwasan ang pagkilala, karaniwan sa pamamagitan ng pagsasara o pag-disguising ng mga pattern na ito. Ang kakayahang ito ay nagpapahintulot sa kanila na kolonisahan ang mga selula ng isang halaman bago ito makapag-mount ng epektibong immune response.

Ang Pagtatanggol sa Primarya ay Tulad ng Pagbabakasyon

Ang isa sa aming mga pangunahing layunin sa pananaliksik ay ang paggamit ng mga pattern na ito upang maging kalakasan ang sistema ng immune ng halaman, Ang paglikha ng pinahusay na proteksyon laban sa pathogenic microbes, sa halip ng tradisyonal na pamamaraan kemikal control.

Ang prinsipyo ng "pagtatanggol ng pagtatanggol"Ay katulad sa kung paano namin bumuo ng mga bakuna upang matrato ang mga sakit ng tao. Ang isang bakuna ay gumagana sa pamamagitan ng pagkilos bilang isang impostor sa pathogen. Ito tricks ang immune system sa pag-iisip na ito ay inaatake, na stimulates tugon pagtatanggol, tulad ng produksyon ng mga antibodies. Lumilikha ito ng memorya ng pagtatanggol, na nagpapahintulot sa immune system na matandaan ang isang partikular na pathogen kung ang katawan ay nakatagpo nito sa hinaharap. Maaari itong tumugon nang mabilis at matatag, salamat sa primed memory nito mula sa bakuna.

Maaari naming ilapat ang parehong prinsipyo sa isang relasyon ng halaman-pathogen. Halimbawa, sa sandaling nakilala natin ang isang pattern ng interes ng pathogen, nagtatrabaho kami upang ihiwalay at linisin ito. Ang hakbang na ito ay tulad ng pagmamanupaktura ng bakuna. Maaari naming pagkatapos ay inoculate ang halaman na may purified pattern - halimbawa, sa pamamagitan ng injecting ito sa stem o dahon sa isang syringe. Ang layunin ay upang pasiglahin ang likas na tugon ng immune ng halaman, na nagreresulta sa mas mabilis at / o mas malakas na tugon sa pagtatanggol sa susunod na nakikita ng planta ang pathogen na iyon.

{youtube}QrNOHKjA2q4{/youtube}

Talaga naming tiyakin na ang mga halaman ay handa para sa labanan bago ang pag-atake ng kaaway. Primed na mga halaman ipakita pinahusay tolerance sa impeksyon, na kung saan ay madalas na nailalarawan sa pamamagitan ng mas kaunting mga sintomas at nabawasan pathogen populasyon sa loob ng planta. Kahit primed halaman ay hindi pa naipatupad sa isang malaking-scale na batayan sa komersyal na agrikultura, siyentipiko ay aktibong pagsasagawa ng pananaliksik sa ang paggamit ng pagtatanggol sa parehong greenhouse at field setting para sa proteksyon laban sa bakterya, mga virus at fungi.

Ang aking sariling pananaliksik ay nakatuon sa pangunahin sa paggamit ng pagtatanggol para sa proteksyon laban sa isang bacterial pathogen na tinatawag Xylella fastidiosa na nakakaapekto sa multi-bilyon-dolyar na alak, mesa at mga pasas ng ubas sa industriya. Nagiging sanhi ito ng sakit na Pierce, na nagkakahalaga ng estado ng California higit sa US $ 100 milyon taun-taon sa mga gastusin sa pagkawala ng crop at pagsisikap na gamutin ito. Sa kasalukuyan ay walang lunas para sa mga sakit na dulot ng plantang pathogen na ito, ngunit ang aming layunin ay upang magamit ang pagtatanggol sa paghahanda upang malupit ito.

Ang mga halaman ay nagkakasakit din! Stem rust fungus sa trigo. Yue Jin, Pang-agrikultura Research Service

Potensyal Sa Komersyal na Agrikultura

Kabaligtaran sa immune system ng tao, kung saan ang mga tugon sa pagtatanggol ay tiyak sa isang partikular na mikrobyo, ang mga epekto ng paghahanda sa mga halaman ay malawak na spectrum, na nagpoprotekta sa halaman laban sa isang malawak na hanay ng mga sakit at insekto na peste.

Ang isa pang pangunahing pakinabang ng pagtatanggol sa pagsisimula ay ang pagkakaroon ng kaunting pagbabawas sa fitness ng halaman - ang mga halaman ay lumalaki pa rin at kumakalat nang normal. Ito ay isang kritikal na kalamangan sa komersyal na agrikultura, kung saan ang tagumpay ay nakasalalay sa mataas na ani.

Higit pa rito, ang primed na estado ay matibay at maaaring mapapanatili nang matagal pagkatapos ng paunang pampasigla. Ang kasalukuyang pananaliksik ay nagpakita rin na ang mga halaman ay maaaring makapasa sa memorya ng pagtatanggol sa kanilang mga anak, na nagbibigay multigenerational na proteksyon nang walang anumang pagbabago sa genetiko.

Ang karagdagang pananaliksik ay kinakailangan upang mapabuti ang aming pag-unawa sa mga mekanismo ng molekular sa likod ng hindi pangkaraniwang bagay na ito, ngunit ang pagtatanggol sa paghahanda ay mukhang isang mahalagang at maaasahang kasangkapan sa hinaharap ng napapanatiling agrikultura.

Tungkol sa Ang May-akda

Jeannette Rapicavoli ay PhD Candidate sa Plant Pathology sa University of California, Riverside. Aking pananaliksik ay nakatutok sa ang molekular batayan ng pakikipag-ugnayan host-pathogen ng halaman pathogenic bacteria na nakatira sa xylem, o tubig-pagsasagawa tissue ng sistema ng halaman vascular. Sa partikular, trabaho ko ang isang bacterial pathogen na nagiging sanhi ng malubhang sakit sa grapevine at citrus, bukod sa iba pang matipid mahalagang mga hukbo halaman. Sa kasalukuyan, ang aking pananaliksik ay naka-highlight ang papel na ginagampanan ng bacterial cell ibabaw polysaccharides bilang elicitors ng halaman katutubo immune system.

Ang artikulong ito ay orihinal na na-publish sa Ang pag-uusap. Basahin ang ang orihinal na artikulo.

Mga Kaugnay Book:

at

Salamat sa pagbisita InnerSelf.com, Kung saan mayroon 20,000 + mga artikulong nagbabago sa buhay na nagtataguyod ng "Mga Bagong Saloobin at Bagong Posibilidad." Ang lahat ng mga artikulo ay isinalin sa 30+ wika. sumuskribi sa InnerSelf Magazine, na inilathala linggu-linggo, at Araw-araw na Inspirasyon ni Marie T Russell. InnerSelf Magazine ay nai-publish mula noong 1985.