Teigiama, kad nuo 10 iki 15% pasaulio žemės ūkio produkcijos nuostolių sukelia ligos. Kadangi 70–80% šios augalų ligos sukelia gijiniai grybai, pasėlių apsauga nuo gijinių grybų yra svarbi problema veiksmingai maitinant pasaulio gyventojus. Kad patogeniniai grybai užkrėstų augalus, jie turi prasiskverbti pro augalo epidermio ląsteles ir įsiveržti į vidų. Kitaip tariant, augalų epidermio ląstelės veikia kaip pirmoji kliūtis sustabdyti patogeninių grybelių ataką aplinkoje. Taigi, kokias gynybos funkcijas atlieka epidermio ląstelės?
Įdomu tai, kad buvo žinoma, kad augalų epidermyje yra mažų chloroplastų, kurie nedalyvauja fotosintezėje. Tačiau neaišku, kokią funkciją ji atlieka. Kodėl augalų epidermyje yra mažų chloroplastų, kurie nelabai prisideda prie fotosintezės?
Shinshu universiteto Žemės ūkio fakulteto docentas Hiroki Irieda ir Kioto universiteto Žemės ūkio aukštosios mokyklos profesorius Yoshitaka Takano nustatė, kad smulkūs chloroplastai augalų epidermyje kontroliuoja grybelinių ligų sukėlėjų patekimą. Duetas atrado, kad maži chloroplastai dramatiškai juda ląstelės viduje į paviršinį sluoksnį, reaguodami į grybelinę ataką, ir dalyvauja tokioje gynybinėje reakcijoje.
Šiame tyrime duetas pirmiausia ištyrė, į kokius patogeninius grybelius reaguoja epidermio chloroplastai. Todėl jie nustatė, kad daugybė patogeninių gijinių grybų sukelia epidermio chloroplastų migraciją ant paviršiaus. Įdomu tai, kad taip pat buvo nustatyta, kad šie patogeniniai gijiniai grybai buvo vadinamieji „neprisitaikę“ ir jiems buvo užkirstas kelias įsiskverbti į epidermio ląsteles. Kita vertus, adaptuotas patogeninis grybas dažniau įsiskverbia į epidermį augaluose, kuriuose epidermio chloroplastai nustojo migruoti į paviršinį sluoksnį.
Be to, jiems pavyko rasti augalinių baltymų, dalyvaujančių epidermio chloroplastų paviršinėje migracijoje. Kai augalas, kuris per daug gamina šį baltymą, buvo sukurtas įvedant genus, epidermio chloroplastai neperėjo į paviršinį sluoksnį prieš patogeninius gijinius grybus. Šiame transgeniniame augale sumažėja imunitetas patogeninių gijinių grybų epidermio invazijai. Taip pat nustatyta, kad patogeniniai grybai dažniau įsiskverbia į epidermį augaluose, kuriuose epidermio chloroplastai nustojo migruoti į paviršinį sluoksnį. Šie rezultatai rodo, kad epidermio chloroplastų migracija į paviršinį sluoksnį dalyvauja gynybiniame atsake, kuris blokuoja patogeninių grybų invaziją.
Perskaitykite visą straipsnį www.phys.org.