Megerősítették a növények immunrendszerét: 53%-kal kevesebb baktériumot mértek

Megtalálhatták a növények természetes védekezésének egyik kulcsát. Egy új kutatás szerint a növények immunrendszerének hatékonysága nemcsak attól függ, hány védekező fehérjével rendelkeznek, hanem attól is, hogyan helyezkednek el ezek a sejtek felszínén. A felfedezés új lehetőségeket nyithat a növénybetegségekkel szemben ellenállóbb mezőgazdasági növények kifejlesztésében.

A növényeknek is van immunrendszerük

A növények nem tudnak elmenekülni a kórokozók elől, ezért olyan védekező mechanizmusokat fejlesztettek ki, amelyek segítségével már a fertőzés korai szakaszában felismerhetik a veszélyt. Sejtjeik felszínén speciális fehérjék, úgynevezett receptorok találhatók, amelyek érzékelik a baktériumok és más mikroorganizmusok jelenlétére utaló molekulákat.

A szingapúri Nanyang Technological University kutatói most azt vizsgálták, hogy ezeknek a receptoroknak az elrendeződése miként befolyásolja a növények védekezőképességét. A kutatás középpontjában az FLS2 nevű fehérje állt, amely képes felismerni a baktériumok ostorfehérjéjéből származó flg22 molekulát.

Amikor az FLS2 érzékeli ezt a molekulát, egy másik fehérjével, a BAK1-gyel együttműködve elindítja a növény immunválaszát. A kutatók azonban arra voltak kíváncsiak, hogy mi történik, ha az FLS2 receptorokat különböző elrendezésekbe szervezik.

Két receptor hatékonyabb lehet, mint egy egész csoport

A kutatócsoport az Arabidopsis thaliana, magyarul lúdfű nevű, a növénybiológiai kísérletekben gyakran alkalmazott növényen végzett vizsgálatokat.

A tudósok olyan módosított növényeket hoztak létre, amelyekben az FLS2 receptorok elsősorban önállóan, párokban vagy nagyobb csoportokban helyezkedtek el. Ezt követően bakteriális eredetű molekulákkal aktiválták a növények immunrendszerét.

Az eredmények szerint a páros elrendezés váltotta ki a legerősebb korai immunválaszt. A receptorpárokkal rendelkező növényekben intenzívebbé vált a sejten belüli védekező jelátvitel, és több reaktív oxigénvegyület keletkezett, amelyek fontos szerepet játszanak a kórokozók elleni védekezésben.

Érdekes módon a nagyobb receptorcsoportok is erősítették a védekezést, de kevésbé hatékonyan, mint a párok.

A baktériumok szaporodását is sikerült visszaszorítani

A kutatók nem elégedtek meg az immunválasz laboratóriumi mérésével. A módosított növényeket a Pseudomonas syringae egyik, növénybetegségek kutatásában gyakran használt baktériumtörzsével is megfertőzték.

Három nappal a fertőzést követően a páros receptorokkal rendelkező növények leveleiben kevesebb baktériumot találtak, mint azokban, amelyekben a receptorok jellemzően különállóan helyezkedtek el.

Ez arra utal, hogy a receptorok megfelelő elrendezése nemcsak erősebb kezdeti immunreakciót eredményezhet, hanem ténylegesen korlátozhatja a kórokozók szaporodását is.

A túl erős védekezésnek is lehetnek hátrányai

A növények számára nem elegendő egyszer felismerni egy kórokozót. Arra is szükségük van, hogy egy újabb fertőzés esetén ismét megfelelően reagáljanak.

A kutatók ezért három alkalommal, hatórás időközökkel aktiválták a növények immunrendszerét. A páros receptorok mindhárom alkalommal erős választ váltottak ki, míg a nagyobb csoportokba rendezett receptorok hatékonysága fokozatosan csökkent.

Ennek oka a receptorok megújulásában keresendő. A sejtek a már aktivált érzékelőket eltávolítják a felszínükről, majd újakkal helyettesítik őket. A túl nagy receptorcsoportok azonban akadályozhatják ezt a folyamatot.

A kutatás egy fontos korlátra is rámutatott: bár a módosított növények normál körülmények között hasonlóan fejlődtek, tartós immunaktiválás esetén a páros receptorokkal rendelkező csíranövények gyökérnövekedése nagyobb mértékben csökkent.