• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Badania dotyczące odporności roślin w służbie bezpieczeństwa żywności

    16.03.2011. 18:49
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Brytyjscy naukowcy podjęli próbę znalezienia nowych sposobów doskonalenia roślin uprawnych i zwiększania bezpieczeństwa żywności poprzez dokładniejsze zbadanie, jak niektóre szczepy bakterii specjalizują się w pokonywaniu mechanizmów odpornościowych roślin. Wyniki badań zostały przedstawione w czasopiśmie Science. Naukowcy zidentyfikowali geny wykorzystywane przez niektóre szczepy bakterii Pseudomonas w celu pokonania naturalnych związków obronnych wytwarzanych przez rośliny z rodziny kapustowatych, takie jak brokuły oraz brukselka.

    "Mikroorganizmy stają się patogenami tylko wtedy, gdy znajdą sposób zainfekowania gospodarza oraz pokonania jego mechanizmów obronnych" - wyjaśnił główny autor, dr Jun Fan z brytyjskiego Centrum Johna Innesa (JIC), stanowiącego część Parku Badawczego Norwich. "Nasze odkrycia dostarczają odpowiedzi na niektóre ważne pytania z zakresu biologii układu gospodarz-patogen".

    Badacze wyjaśnili, że "odporność typu non-host to zdolność większości gatunków roślin do oparcia się działaniu mikroorganizmów i wirusów, które stały się patogenami u innych roślin. Jest to najpowszechniej występująca forma odporności roślin na choroby. Cechuje się trwałością i skutecznością wobec szerokiego zakresu potencjalnych patogenów". Naukowcy przyznali jednak, że ich wiedza na temat "podstaw molekularnych tej ochrony jest wciąż uboga".

    "Rośliny wytwarzają bardzo zróżnicowane produkty naturalne, pełniące wiele różnych funkcji w zakresie obrony, komunikacji i rozwoju" - napisali autorzy. "Produkty naturalne są barierami chemicznymi dla grzybów fitopatogennych oraz odstraszają organizmy żywiące się roślinami. Ich rola w procesie ograniczania roli bakterii w organizmie gospodarza jest w dalszym ciągu niejasna, podobnie jak mechanizmy stosowane przez bakterie do przełamywania inicjowanej przez nie obrony".

    W związku z tym, w celu lepszego poznania podstawowej biologii układu gospodarz-patogen oraz wykształcanej przez rośliny trwałej odporności na główne choroby, zespół badawczy określił "składniki roślin odpowiadające za odporność typu non-host oraz strategie wykorzystywane przez zjadliwe patogeny do pokonywania barier odpornościowych".

    Po przeprowadzeniu serii eksperymentów zespół dra Fana potwierdził, że związki chemiczne wykorzystywane przez rośliny z rodziny kapustowatych w celu ochrony przed bakteriami to izocyjaniany oraz związki organiczne zawierające azot i siarkę. Związki te są wytwarzane przez kapustowate, m.in. przez kapustę, brokuły oraz brukselkę. Te silnie działające cząsteczki wywierają u ludzi działanie przeciwutleniające, przeciwnowotworowe oraz przeciwzapalne.

    Izocyjaniany są uwalnianie przez roślinę w przypadku infekcji lub próby jej zjedzenia. Dotychczas wykazano ich aktywne działanie przeciwko bakteriom, jednak po raz pierwszy przebadano ich podstawową funkcję z wykorzystaniem prawdziwych roślin. Bez tej rodziny związków kapustowate byłyby znacznie bardziej podatne na choroby wywoływane przez rozmaite bakterie. Izocyjaniany zapewniają także chemiczną barierę przeciwko szkodliwym grzybom; są również toksyczne dla owadów i innych organizmów roślinożernych.

    Zespół badawczy z centrum JIC oraz Uniwersytetu w Edynburgu dowiódł, że patogeny bakteryjne zawierające geny sax, biorące udział w detoksykacji i usuwaniu izocyjanianów, są w stanie pokonać te mechanizmy obronne.

    Poznanie specjalizacji niektórych szczepów bakterii umożliwiającej pokonanie mechanizmów odpornościowych roślin umożliwi naukowcom określenie nowych sposobów doskonalenia roślin uprawnych. "Odkrycia te mają ogromne znaczenie dla obecnych działań mających na celu zwiększenie bezpieczeństwa żywności" - powiedział dr Peter Doerner, współautor badania, wykładowca na Uniwersytecie w Edynburgu. "Nadają one kształt strategii trwałego zwalczania chorób w rolnictwie przez stymulowanie wytwarzania różnorodnych produktów naturalnych przez rośliny uprawne".

    Autorzy napisali: "Nasze odkrycia pokazują, że w przypadku rzodkiewnika patogeny z rodzaju Pseudomonas potrzebują mechanizmów zależnych od genów sax do pokonania odporności typu non-host mediowanej przez izocyjaniany alifatyczne". Jak zauważyli autorzy, prace te pokazały, że "odporność typu non-host przeciwko konkretnym genotypom patogenów może być trwała i skuteczna, co przyczynia się do zarysowania nowych zasad w dziedzinie inżynierii trwałej odporności roślin uprawnych na najważniejsze choroby".

    Za: CORDIS

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)

    Odporność roślin na czynniki środowiskowe – mechanizmy obronne pozwalające przetrwać roślinom w warunkach stresu. Odporność na stres może mieć charakter konstytutywny albo indukowany. W pierwszym przypadku mechanizmy obronne występują trwale przez całe życie rośliny. Odporność indukowana to zespół mechanizmów obronnych pojawiających się na skutek działania czynnika stresowego, stresora.

    Odporność – zestaw wszystkich mechanizmów biorących udział w wytworzeniu odpowiedzi odpornościowej. W znaczeniu bardziej ogólnym oznacza zdolność do czynnej i biernej ochrony organizmu przed patogenami.
    Badaniem odporności zajmuje się immunologia. Aby organizm mógł zachowywać odporność, większość szczepień trzeba co pewien czas powtarzać.

    Odporność humoralna - jeden z mechanizmów odporności swoistej. W reakcji odpornościowej humoralnej organizm wykorzystuje różne substancje chemiczne, najważniejszymi są w niej przeciwciała (białka odpornościowe). Przeciwciała są produkowane, a następnie uwalniane przez uczulone limfocyty B w odpowiedzi na pojawiający się w organizmie antygen.

    Teoria niebezpieczeństwa, opracowana przez Polly Matzinger w 1994 roku, jest próbą odpowiedzi na pytanie, w jaki sposób układ odpornościowy reaguje na zagrożenie organizmu patogenem. W szczególności chodzi tutaj o zastąpienie stwierdzenia "układ odpornościowy odróżnia swoje od obcego", stwierdzeniem "układ odpornościowy odróżnia bezpieczne od niebezpiecznego". Pierwotnie teoria niebezpieczeństwa miała tłumaczyć pewne zagadnienia związane z chorobami autoimmunizacyjnymi, lecz okazało się, że można ją rozciągnąć na wiele bardzo odległych od siebie zagadnień związanych z immunologią.

    CpG – niemetylowane sekwencje CpG to fragmenty DNA bakterii rozpoznawane za pomocą receptora TLR9 przez komórki układu odpornościowego. CpG jest celem odpowiedzi odpornościowej nieswoistej.

    Geny R, geny odporności – grupa genów obecnych w genomie roślin odpowiedzialnych za przekazywanie dziedzicznej odporności na patogeny. Każdy z genów R zapewnia roślinom całkowitą odporność na konkretny patotyp patogenu. Produkt genu R wchodzi w reakcję pośrednią lub bezpośrednią z produktem genu awirulencji (gen avr) obecnego w genomie organizmu atakującego rośliny. Ten mechanizm obronny określany jest jako odporność "gen na gen". Efektem reakcji między produktem genu R a produktem genu avr jest reakcja nadwrażliwości, obumarcie zainfekowanego fragmentu tkanek i uniemożliwienie patogenowi dalszego rozprzestrzeniania.

    Neutrofile, granulocyty obojętnochłonne – komórki układu odpornościowego należące do granulocytów. Pełnią zasadniczą rolę w odpowiedzi odpornościowej przeciwko bakteriom, ale nie pozostają obojętne również względem innych patogenów. Ich znaczenie wynika głównie z faktu szybkiego reagowania na obce organizmowi substancje. Jest ono możliwe dzięki obecności odpowiednich receptorów na powierzchni komórki z jednej strony, z drugiej zaś dzięki możliwości wytwarzania wolnych rodników oraz użycia całej gamy białek o właściwościach bakteriobójczych i bakteriostatycznych.

    Dodano: 16.03.2011. 18:49  


    Najnowsze