Mówi się, że choroby powodują od 10 do 15% strat w produkcji rolnej na świecie. A ponieważ 70-80% tej choroby roślin jest wywoływane przez grzyby strzępkowe, ochrona upraw przed grzybami strzępkowymi jest ważną kwestią w skutecznym wyżywieniu światowej populacji. Aby grzyby chorobotwórcze mogły zainfekować rośliny, muszą przebić się przez komórki naskórka rośliny i zaatakować jej wnętrze. Innymi słowy, komórki naskórka roślin działają jako pierwsza bariera powstrzymująca atak grzybów chorobotwórczych w środowisku. Jakie funkcje obronne mają więc komórki naskórka?
Co ciekawe, wiadomo było, że naskórek roślin zawiera małe chloroplasty, które nie są tak zaangażowane w fotosyntezę. Nie było jednak jasne, jaką pełnił funkcję. Dlaczego w naskórku roślin znajdują się małe chloroplasty, które nie przyczyniają się zbytnio do fotosyntezy?
Adiunkt Hiroki Irieda z Wydziału Rolnictwa Uniwersytetu Shinshu i profesor Yoshitaka Takano z Podyplomowej Szkoły Rolniczej Uniwersytetu w Kioto odkryli, że małe chloroplasty w naskórku roślin kontrolują wnikanie patogenów grzybiczych. Duet odkrył, że w odpowiedzi na atak grzyba małe chloroplasty przemieszczają się wewnątrz komórki do warstwy powierzchniowej i są zaangażowane w taką reakcję obronną.
W tym badaniu duet najpierw zbadał, na jaki rodzaj patogennych grzybów reagują chloroplasty naskórka. W rezultacie odkryli, że wiele patogennych grzybów nitkowatych powoduje migrację powierzchniową chloroplastów naskórka. Co ciekawe, odkryto również, że te patogenne grzyby nitkowate były tak zwanymi „nieprzystosowanymi” i zostały zablokowane przed inwazją komórek naskórka. Z drugiej strony, przystosowany grzyb chorobotwórczy ma większe szanse na zaatakowanie naskórka roślin, w których chloroplasty naskórkowe przestały migrować do warstwy powierzchniowej.
Następnie udało im się znaleźć białka roślinne zaangażowane w migrację powierzchniową chloroplastów naskórka. Kiedy roślina nadprodukująca to białko została stworzona przez wprowadzenie transferu genów, chloroplasty naskórka nie przemieściły się do warstwy powierzchniowej przeciwko chorobotwórczym grzybom nitkowatym. W tej transgenicznej roślinie odporność na inwazję naskórkową patogennych grzybów strzępkowych jest zmniejszona. Stwierdzono również, że grzyby chorobotwórcze częściej atakują naskórek roślin, w których chloroplasty naskórkowe przestały migrować do warstwy powierzchniowej. Wyniki te wskazują, że migracja chloroplastów naskórka do warstwy powierzchniowej jest zaangażowana w odpowiedź obronną, która blokuje inwazję grzybów chorobotwórczych.
Przeczytaj cały artykuł na www.phys.org.