Puslespillet om ikke-værtsresistens:hvorfor skader patogener nogle planter, men ikke andre?

Planter har udviklet et indviklet netværk af forsvarsmekanismer til at modstå patogenangreb, hvilket fører til fænomenet nonhost-resistens. Flere faktorer bidrager til, hvorfor patogener skader nogle planter, men ikke andre:

Allerede eksisterende barrierer :

- Fysiske barrierer:De ydre lag af plantevæv, såsom kutikula og cellevægge, fungerer som fysiske barrierer, som patogener skal overvinde for at komme ind i og inficere planten. Tykkere eller mere komplekse barrierer kan give modstand mod en bredere vifte af patogener.

- Kemiske barrierer:Planter producerer forskellige antimikrobielle forbindelser, herunder phytoanticipiner (konstitutive) og phytoalexiner (induceret ved infektion). Disse forbindelser kan hæmme eller dræbe patogener, før de etablerer infektion.

Genkendelse og signalering :

- Mønstergenkendelsesreceptorer (PRR'er):Planter har PRR'er, der kan genkende konserverede molekyler forbundet med patogener, kendt som Pathogen-Associated Molecular Patterns (PAMP'er). Denne anerkendelse udløser forsvarsreaktioner, herunder produktion af antimikrobielle forbindelser og aktivering af immunrelaterede gener.

- Effektor-udløst immunitet (ETI):Nogle patogener udskiller effektorer, molekyler, der kan undertrykke værtens immunrespons. Imidlertid har planter udviklet resistensgener (R), der genkender specifikke effektorer, hvilket fører til ETI. Denne anerkendelse udløser en robust forsvarsreaktion, der ofte resulterer i ikke-værtsresistens.

Vært-patogen coevolution :

- Gen-for-gen-forhold:Interaktionen mellem plante-R-gener og patogen avirulens (Avr) gener følger gen-for-gen-hypotesen. Hvis en plante mangler et specifikt R-gen svarende til et patogens Avr-gen, kan patogenet forårsage sygdom. Dette co-evolutionære våbenkapløb fører til ikke-værtsresistens, når planter besidder effektive R-gener mod patogene Avr-gener.

- Undslippe og modforsvar:Patogener kan udvikle sig for at overvinde værtsresistens ved at erhverve mutationer i Avr-gener eller ved at erhverve nye effektorer. Som reaktion herpå kan planter udvikle nye R-gener eller modificere eksisterende for at opretholde resistens.

Genetiske og miljømæssige faktorer :

- Plantegenetik:Genetisk mangfoldighed blandt plantearter og -kultivarer påvirker deres modtagelighed for patogener. Nogle plantesorter har naturlige resistensgener eller kombinationer af gener, der giver ikke-værtsresistens mod specifikke patogener.

- Miljøforhold:Miljøfaktorer såsom temperatur, fugtighed og tilgængelighed af næringsstoffer kan påvirke plantesundhed og forsvarsreaktioner. Stressende forhold kan svække planter og gøre dem mere modtagelige for patogener.

Mikrobiom-interaktioner :

- Nyttige mikrober:Planter rummer gavnlige mikroorganismer, herunder endofytter og rhizobakterier, der kan bidrage til ikke-værtsresistens. Disse gavnlige mikrober kan konkurrere med patogener om næringsstoffer og plads, producere antimikrobielle forbindelser eller inducere systemisk resistens i planter.

Forståelse af mekanismerne for ikke-værtsresistens er afgørende for udvikling af strategier til at øge plantesygdomsresistens og sikre bæredygtigt landbrug. Ved at udnytte disse naturlige forsvarsmekanismer kan vi udvikle sygdomsresistente afgrødesorter og reducere afhængigheden af ​​kemiske pesticider og fungicider.