Orang bertahun-tahun hairan mengapa patogen Phytophthora menjangkiti menyebabkan penyakit kelam kabut yang dahsyat, sumber kelaparan Kentang Ireland, pada kentang, tetapi sama sekali tidak memberi kesan pada tanaman seperti epal atau timun. Bagaimana pokok epal dan tanaman timun dapat menghilangkan patogen yang dahsyat ini? Para saintis pertanian telah bertanya-tanya selama bertahun-tahun: jika daya tahan ini begitu lengkap dan berterusan selama sekian lama generasi, adakah cara kita dapat memindahkannya ke tanaman rentan seperti gandum dan dengan itu menghentikan penyakit? mengenai rintangan bukan hos
Terdapat banyak contoh tumbuhan yang terdedah kepada satu patogen tetapi mampu melawan patogen lain yang berkait rapat. Dengan mengungkap mekanisme di sebalik rintangan, kita dapat memperoleh pemahaman yang lebih mendalam mengenai tanaman sistem imun dan juga dapat mengungkap aspek yang tidak diketahui sebelumnya mengenai isyarat dan peraturan kekebalan tubuh, yang dapat membantu para saintis meningkatkan daya tahan terhadap spektrum yang lebih luas patogen.
Mengapa sangat penting untuk menentukan asas molekul rintangan bukan hos ?
Soalan ini selalu penting kerana patogen merupakan ancaman yang konsisten terhadap pertanian, sehingga membatasi jumlah makanan yang dihasilkan dan di mana tanaman dapat ditanam. Para saintis terus mempelajari cara untuk mengurangkan kesan penyakit, melalui pengembangan racun perosak, menerapkan amalan baru di ladang, dan membiakkan tanaman dengan daya tahan yang meningkat.
Namun, dunia moden secara tidak sengaja melemahkan usaha ini dengan beberapa cara. Globalisasi dan peningkatan pergerakan telah menyumbang kepada penyebaran patogen ke persekitaran baru. Contoh yang menonjol adalah kemunculan penyakit letupan gandum yang disebabkan oleh jamur Magnaporthe oryzae, yang sejak sekian lama tidak dapat menjajah gandum.
"Bidang ketahanan nonhost menetapkan untuk mengenal pasti cara baru untuk merancang ketahanan terhadap patogen tumbuhan ini, dipandu oleh pendekatan yang sudah ada di alam," jelas Matthew Moscou, seorang saintis di The Sainsbury Laboratory di Norwich, United Kingdom. "Pertanyaan ini adalah mendasar untuk memahami mengapa beberapa tumbuhan dijangkiti oleh patogen tertentu dan yang lain tidak, dan sebaliknya, mengapa patogen yang diberikan hanya dapat menjajah sejumlah spesies tumbuhan yang berjaya, yang secara kolektif membentuk rentang inangnya."
Apa yang kita tahu?
Para saintis telah mengetahui bahawa rintangan bukan hos adalah ciri yang dikendalikan oleh banyak gen dan sebahagian besarnya diatur oleh sifat khas dari buruj patogen tumbuhan yang diberikan. Halangan fizikal yang sudah ada dan diinduksi, seperti kutikula tumbuhan, dan rembesan molekul antimikroba sering menjadi faktor utama dalam ketahanan bukan hos. Baru-baru ini para saintis telah mengiktiraf interaksi sensor kekebalan jenis NLR inang dan protein efektor patogen yang dirembeskan sebagai penentu penting ketahanan bukan hos.
Apa yang tidak kita ketahui?
"Walaupun sumbangan mikroba komensal (mikroba yang secara semula jadi mendiami organ tumbuhan tanpa menyebabkan bahaya) terhadap imuniti tumbuhan telah muncul selama beberapa tahun terakhir, peranan eksplisit mereka dalam ketahanan bukan hos belum ditunjukkan," kata Ralph Panstruga, seorang saintis di Universiti RWTH Aachen di Jerman. "Pengetahuan kami mengenai ketahanan bukan hos banyak bergantung pada penemuan yang diperoleh dalam segelintir (model) spesies tanaman angiosperma yang secara genetik sangat mudah disembuhkan. Kami belum tahu sejauh mana pandangan ini dapat digeneralisasikan, terutama berkenaan dengan non-angiosperma. "
Walaupun banyak yang tidak kita ketahui mengenai rintangan tanpa hos, kemajuan teknologi terkini, seperti kaedah penjujukan DNA, akan memudahkan para saintis untuk belajar lebih banyak. Bagi memahami sumbangan komensil mikroba, para saintis baru-baru ini dapat meneroka aspek ini melalui eksperimen penggabungan semula dengan komuniti mikroba sintetik dalam kombinasi dengan sistem tanaman bebas kuman. Alat-alat ini baru sahaja dibina untuk beberapa spesies tanaman model dan belum tersedia untuk banyak tanaman penting dari segi pertanian.
Apa yang boleh datang dari menjawab soalan ini?
Mempelajari lebih lanjut mengenai ketahanan bukan hos akan membantu para saintis lebih memahami bahawa kerentanan dan ketahanan adalah hasil interaksi antara tumbuhan dan patogen yang melampau, dengan semua jenis bentuk perantaraan mungkin. Para saintis juga mungkin menemui patogen tumbuhan yang tidak ditemui pada beberapa spesies, yang akan meningkatkan strategi pengendalian penyakit. Menjawab soalan ini juga akan membantu para saintis memahami dengan lebih lanjut apakah komensal mikroba menyumbang kepada ketahanan, yang dapat menjadi dasar untuk langkah-langkah perlindungan tanaman di masa depan. Akhirnya, pandangan ini akan melengkapkan gambaran kita mengenai sistem imun tumbuhan.
Untuk ulasan penuh, baca "Apakah asas molekul rintangan bukan hos?" yang diterbitkan dalam edisi November MPMI jurnal. Artikel ini adalah yang pertama dalam siri sepuluh ulasan yang meneroka 10 soalan teratas yang tidak dijawab dalam interaksi mikroba tumbuhan-mikroba, yang muncul dari inisiatif khalayak ramai yang dipelopori oleh MPMI papan editorial jurnal di Kongres Antarabangsa 2019 mengenai Interaksi Molekul Tanaman-Mikroba di Glasgow, Scotland.
Semasa hadirin, Panstruga dan Moscou mendengar tentang usaha untuk mengenal pasti 10 soalan teratas yang belum dijawab MPMI, mereka langsung terpesona. Ketika mereka melihat senarai terakhir, mereka tertarik dengan pertanyaan mengenai ketahanan non-hos, pertahanan tanaman yang memberikan kekebalan kepada semua anggota spesies tumbuhan terhadap mikroorganisma yang berbahaya bagi spesies tumbuhan lain.
"Oleh kerana kami berdua telah menerbitkan kepakaran di bidang perlawanan non-hos, agak jelas bahwa kami dapat menyumbang dengan artikel ulasan untuk pertanyaan yang relevan ini," kata Panstruga. "Kami merasa untuk beberapa waktu bahawa beberapa konsep dan istilah di lapangan adalah samar-samar dan mungkin menyesatkan, dan itu adalah masa yang tepat untuk menyimpulkan pengetahuan sekarang, tetapi juga untuk menjelaskan beberapa aspek dan untuk mengumpulkan beberapa yang baru idea. "