Νέα έρευνα δείχνει τα πρώτα μοριακά συμβάντα που προσδίδουν ανοσία στο σιτάρι έναντι της σκωρίασης
Η ευκολία με την οποία μπορεί να καλλιεργηθεί, να αποθηκευτεί και να μεταποιηθεί, καθώς και η θρεπτική του αξία, έχουν κάνει το σιτάρι την πιο παραγόμενη και εμπορεύσιμη καλλιέργεια στον κόσμο. Τα τελευταία δέκα χρόνια, περισσότεροι από 750 εκατομμύρια τόνοι έχουν καλλιεργηθεί ετησίως. Αντίθετα, το ρύζι, ένα άλλο βασικό βασικό προϊόν διατροφής, μόλις και μετά βίας ξεπέρασε τους 500 εκατομμύρια τόνους την ίδια περίοδο.
Ως η κύρια τροφική βάση για δισεκατομμύρια ανθρώπους και μία από τις κύριες πηγές ζωοτροφών, το σιτάρι είναι ένα από τα πιο σημαντικά προϊόντα διατροφής στον κόσμο. Μια “πανδημία” σιταριού μπορεί να είναι ακόμη πιο καταστροφική από μια ανθρώπινη πανδημία, λόγω των λιμών που ιστορικά, έχει προκαλέσει.
Μια νέα μελέτη που δημοσιεύτηκε στο Science από μια ομάδα επιστημόνων σε πέντε ηπείρους με επικεφαλής τον Αναπληρωτή Καθηγητή του Πανεπιστημίου Επιστήμης και Τεχνολογίας του King Abdullah (KAUST) Brande Wulff αναφέρει ένα μέχρι τώρα άγνωστο μοριακό συμβάν που ξεκινά την ανοσολογική απόκριση σε μια σημαντική ασθένεια του σίτου. Τα ευρήματα παρέχουν στρατηγικές για την καλλιέργεια σίτου που έχει ισχυρότερη ανοσία έναντι των λοιμώξεων.
“Η κλιματική αλλαγή προκαλεί την εμφάνιση ασθενειών σε μέρη που δεν είχαν δει προηγουμένως. Χρειαζόμαστε περισσότερη μελέτη της ανοσίας των φυτών για να αναπτύξουμε τεχνολογίες που θα προστατεύουν πολύτιμες καλλιέργειες τροφίμων”, δήλωσε ο Wulff.
Όπως τα ζώα, τα φυτά έχουν ανοσοποιητικό σύστημα αλλά πολύ διαφορετικό. Τα σπονδυλωτά, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων, βασίζονται στα κύτταρα του αίματος για την ανοσία τους. Αυτά τα κύτταρα εκπέμπουν συγκεκριμένους τύπους πρωτεϊνών που συνδέονται και σκοτώνουν ένα παθογόνο. Ελλείψει κυκλοφορικού συστήματος, τα φυτά έχουν αναπτύξει μια διαφορετική ανοσολογική προσέγγιση, αλλά μια εξίσου αποτελεσματική. Η πρόκληση είναι να κατανοήσουμε τις συγκεκριμένες μοριακές αντιδράσεις που οδηγούν στη θανάτωση του φυτού και, κατά συνέπεια, στην επιβίωση ενός παθογόνου που εισβάλλει.
Η μελέτη δείχνει τα πρώτα μοριακά γεγονότα που συμβαίνουν στο εσωτερικό των φυτικών κυττάρων ως απόκριση στη σκωρίαση των στελεχών, έναν μύκητα που πήρε το όνομά του επειδή τα μολυσμένα φυτά εμφανίζουν καφέ φλύκταινες στους μίσχους και τα φύλλα τους όταν μολύνονται. Μερικές φορές αναφέρεται ως «πολιομυελίτιδα του σιταριού», και ιστορικά η σκωρίαση υπήρξε η αιτία πολλών λιμών. Παρόλο που οι γεωργικές πρακτικές έχουν παράξει ανθεκτικό σιτάρι, η απροσδόκητη εξάπλωση της σκωρίασης των στελεχών μπορεί να καταστρέψει τις σοδειές.
Η ανοσολογική αντίδραση ξεκινά όταν η σκουριά του στελέχους αλληλεπιδρά με έναν συγκεκριμένο τύπο πρωτεΐνης που είναι γνωστός ως «κινάσες σε σειρά». Οι κινάσες είναι καθολικά μόρια που λειτουργούν και στην ανθρώπινη ανοσολογία, καθώς επίσης συμβάλλουν στην πρόσληψη γλυκόζης, στο σχηματισμό αιμοφόρων αγγείων, στη νευρική ανάπτυξη και πολλά άλλα. Οι διαδοχικές κινάσες παίρνουν τα ονόματά τους επειδή είναι φυσικά συνδεδεμένες μεταξύ τους. Είναι επίσης γνωστά για το ρόλο τους στην ανοσία των φυτών.
Αν και η σημασία τους στην ανοσία της σκουριάς του στελέχους δεν προκαλεί έκπληξη, η μελέτη δείχνει τις αρχικές μοριακές αντιδράσεις που διεξάγουν οι διαδοχικές κινάσες για την επίτευξη ανοσοαπόκρισης. Αυτή η απόκριση τελικά σκοτώνει το κύτταρο, αρνούμενος το παθογόνο των θρεπτικών συστατικών που εξάγει παρασιτικά. Έτσι, το παθογόνο αποτυγχάνει να πολλαπλασιαστεί και να μολύνει περισσότερα κύτταρα, αντί να πεθάνει με τον νοσογόνο ξενιστή του.
Ελλείψει του παθογόνου, ο Wulff και οι συνεργάτες του διαπίστωσαν ότι οι διαδοχικές κινάσες συνδέονται μεταξύ τους, σχεδόν σαν να φοράνε χειροπέδες, διατηρώντας τις αδρανείς. Ωστόσο, όταν ένα παθογόνο δεσμεύεται σε μία από τις κινάσες, ξεκλειδώνει αποτελεσματικά τις μανσέτες, ελευθερώνοντας την άλλη κινάση να ενεργοποιήσει την ανοσολογική απόκριση. Αυτός ο μηχανισμός δεν είχε παρατηρηθεί ποτέ προηγουμένως και δίνει πληροφορίες για τρόπους καλλιέργειας σίτου που έχουν ισχυρότερη αντίσταση έναντι απειλητικών ασθενειών.
Λόγω της εξελικτικής διατήρησης του ανοσοποιητικού μηχανισμού μεταξύ των δημητριακών και έναντι άλλων παθογόνων παραγόντων, η μελέτη παρέχει ένα πλαίσιο για την ενίσχυση των καλλιεργειών δημητριακών έναντι πολλών ασθενειών.
“Η πλειονότητα των χωρών βλέπει το σιτάρι ως κρίσιμο για την επισιτιστική τους πολιτική και την επισιτιστική ασφάλεια. Όσο περισσότερο κατανοούμε πώς αντιδρά το σιτάρι στα παθογόνα, τόσο περισσότερο μπορούμε να εξασφαλίσουμε βιώσιμα την προσφορά τροφίμων για τον αυξανόμενο πληθυσμό του κόσμου”, δήλωσε ο Wulff.
Ο Wulff είναι επίσης συμπρόεδρος του Centre of Excellence for Sustainable Food Security. Αυτό το κέντρο διεξάγει επιστημονική έρευνα για την ενίσχυση της βιώσιμης παραγωγής τροφίμων, ειδικά σε ξηρά περιβάλλοντα.
Σύνδεσμος για την επιστημονική δημοσίευση https://www.science.org/doi/10.1126/science.adp5034
Ακολουθήστε το Cibum 
