كيف تكافح النباتات العدوى ؟

تتمتع النباتات بقدرة فريدة على حماية نفسها من مسببات الأمراض عن طريق إغلاق مسامها - ولكن حتى الآن ، لم يعرف أحد تمامًا كيف فعلوا ذلك. لقد عرف العلماء أن تدفق الكالسيوم في الخلايا المحيطة بالمسام يؤدي إلى إغلاقها ، لكن كيفية دخول الكالسيوم إلى الخلايا لم تكن واضحة.

كشفت دراسة جديدة أجراها فريق دولي يضم علماء من جامعة ماريلاند أن بروتينًا يسمى OSCA1.3 يشكل قناة تسرّب الكالسيوم إلى الخلايا المحيطة بمسام النبات ، وقد توصلوا إلى أن بروتينا معروفًا في الجهاز المناعى يحفز هذه العملية.

تعتبر النتائج خطوة رئيسية نحو فهم آليات الدفاع التي تستخدمها النباتات لمقاومة العدوى ، والتي يمكن أن تؤدي في النهاية إلى محاصيل أكثر صحة وأكثر مقاومة وإنتاجية. ورقة بحثية نشرت في 26 أغسطس 2020 في مجلة الطبيعة .

قال خوسيه فيجو ، أستاذ بيولوجيا الخلية وعلم الوراثة الجزيئي في UMD والمؤلف المشارك للدراسة. "إن العثور على الآلية المرتبطة بقناة الكالسيوم هذه يسمح بإجراء مزيد من البحث في تنظيمها ، مما سيحسن فهمنا للطريقة التي يعدل بها نشاط القناة ، وفي النهاية ، يعزز رد الفعل المناعي للنباتات تجاه مسببات الأمراض."

مسام النبات - تسمى الثغور - محاطة بخلايا حراسة ، والتي تستجيب لإشارات الكالسيوم التي تخبرالخلايا بالتمدد أو الانقباض وتطلق إشارات مناعية فطرية ، وتبدأ الاستجابة الدفاعية للنبات. نظرًا لأن الكالسيوم لا يمكن أن يمر مباشرة عبر أغشية الخلايا الحراسة ، فقد عرف العلماء أن قناة الكالسيوم يجب أن تعمل. لكنهم لم يعرفوا أي البروتين يعمل كقناة للكالسيوم.

للعثور على هذا البروتين ، بحث المؤلف الرئيسي للدراسة ، سيريل زيبفيل ، أستاذ فسيولوجيا النبات الجزيئي والخلوي في جامعة زيورخ ورئيس المجموعة الأول في مختبر سينسبري في نورويتش ، عن البروتينات التي يمكن تعديلها بواسطة بروتين آخر يسمى BIK1 ، التي حددتها الدراسات الجينية والمقايسات الحيوية كعنصر ضروري لاستجابة الكالسيوم المناعي في النباتات.

عند التعرض لـ BIK1 ، تحول بروتين واحد يسمى OSCA1.3 بطريقة محددة للغاية تشير إلى أنه يمكن أن يكون قناة كالسيوم للنباتات. OSCA1.3 هو عضو في عائلة واسعة الانتشار من البروتينات المعروفة بوجودها كقنوات أيونية في العديد من الكائنات الحية ، بما في ذلك البشر ، ويبدو أنها تنشط على وجه التحديد عند اكتشاف مسببات الأمراض.

لا يتم تنشيط BIK1 إلا عندما يصاب النبات بمسببات الأمراض ، مما يشير إلى أن OSCA1.3 يفتح قناة الكالسيوم لإغلاق الثغور كاستجابة دفاعية للجهاز المناعي لمسببات الأمراض.

قال فيجو: "هذا مثال ممتاز على كيف يمكن لجهد تعاوني بين المختبرات ذات الخبرات المختلفة أن يؤدي إلى استنتاجات مهمة قد تكون صعبة على الجهود الفردية". "هذه المعرفة الأساسية مطلوبة بشدة لإعلام البيئة والزراعة حول كيفية تفاعل المنطقة الأحيائية مع التغيرات المناخية التي يمر بها كوكبنا."

المصدر : نُشرت الورقة البحثية ، " قناة OSCA1.3 المنفذة للكالسيوم ، والتي تنظم مناعة الفم النباتية" ، في 26 أغسطس 2020 في مجلة Nature .