Bekæmpelse af plantesygdomme ved varme temperaturer holder maden på bordet

Et spørgsmål af global bekymring er den forventede mangel på landbrugsproduktion for at imødekomme den konstante stigning i den menneskelige befolkning. Forskere fra Michigan State University forstår, at overvindelse af afgrødetab på grund af sygdom og ugunstigt vejr vil være nøglen til at nå dette mål.

Et af de bedste historiske eksempler på dette er den irske kartoffel hungersnød. Begyndende i 1845, Irland oplevede den "perfekte storm" med usædvanlig kølig, fugtigt vejr, der gav de bedste vækstbetingelser for et eksotisk patogen, der ødelagde kartoffelafgrøden. Med deres primære fødekilde hærget af sygdom, en million irere døde af den efterfølgende hungersnød.

I den anden ende af termometeret, varmere temperaturer kan også forårsage omfattende tab af afgrøder. Denne kritiske sammenhæng mellem skiftende vejr og planters evne til at afværge sygdomme er omtalt i det aktuelle nummer af Naturkommunikation .

I dette scenarie, Bethany Huot, MSU-celle- og molekylærbiologi-graduate program alumna og undersøgelsens hovedforfatter, ønskede at finde ud af, om planters forsvarssystem var kompromitteret eller var patogeners virulens forbedret?

Svaret:Det er begge dele.

"Ligesom mennesker, planter er mere tilbøjelige til at blive syge, når de vokser i stressede omgivelser, " sagde Huot, der udgav avisen med Sheng Yang He, University Distinguished Professor i plantebiologi og en Howard Hughes Medical Institute Investigator, og Beronda Montgomery, MSU Foundation professor. "Mens individuelle belastninger er skadelige for planter, de kan have katastrofale virkninger, når de kombineres."

Forskerne viste på det genetiske niveau, hvordan høj temperatur svækker planteforsvaret, mens separat, styrkelse af bakterieangreb.

Når folk får feber, de tager en form for salicylsyre, eller SA, almindeligvis kendt som aspirin. Planter behøver ikke at gå til et medicinskab, fordi de er i stand til at lave deres egen SA. Ved 73 grader Fahrenheit, planter kan producere masser af SA for at bekæmpe en patogen infektion. Imidlertid, da varmen steg over 86 grader, ingen SA blev produceret, efterlader planterne sårbare.

Forfatterne fandt også, at patogenet blev stærkere ved den forhøjede temperatur. Imidlertid, den øgede sårbarhed af planterne opstod uanset om patogenet var til stede.

"Da planterne ikke længere kunne lave SA ved forhøjet temperatur, vi sprøjtede dem med et kemikalie, der virker som SA, " sagde Huot. "Denne behandling beskyttede effektivt planterne mod infektion; selvom bakterierne er mere virulente ved høje temperaturer, planter kan bekæmpe dem, hvis vi giver dem den SA, de ikke længere kan lave."

Selvom globale klimaproblemer er løst, lokale udsving i miljøet vil altid forekomme og i høj grad påvirke afgrødevækst og udbytte, Huot tilføjet.

"Ved at øge vores forståelse af, hvordan specifikke miljøfaktorer påvirker værten og patogenet såvel som deres interaktioner, kan det danne grundlag for strategier for udvikling af robust afgrøderistens, " sagde hun. "Dette er vigtigt for at holde mad på bordet."