Μικρόβιο που γλιτώνει από το αμυντικό σύστημα της τομάτας, προωθεί την εξελικτική μάχη!
Όταν μιλάμε για την εξέλιξη, πολλοί από εμάς σκεφτόμαστε την γενεαλογία από τον πίθηκο στον άνθρωπο, μια σειρά από αυξητικές αλλαγές που εκτείνονται σε εκατομμύρια χρόνια. Όμως, σε ορισμένα είδη, η εξέλιξη συμβαίνει τόσο γρήγορα που μπορούμε να την παρακολουθήσουμε σε πραγματικό χρόνο.
Αυτό ισχύει και για την Xanthomonas, τον μικροοργανισμό που προκαλεί βακτηριακή νόσο των φύλλων στα φυτά της ντομάτας και της πιπεριάς. Όπως πολλά μικρόβια με σύντομους χρόνους γενεάς, μπορεί να εξελιχθεί με αστραπιαία ταχύτητα για να αποκτήσει ευεργετικά χαρακτηριστικά, όπως η ικανότητα να ξεφεύγει από το αμυντικό σύστημα του ξενιστή του.
Μια νέα έρευνα από το Πανεπιστήμιο του Ιλινόις δείχνει ότι ένα είδος Xanthomonas, η X. euvesicatoria (Xe), έχει εξελιχθεί για να αποφευχθεί η ανίχνευσή της από το ανοσοποιητικό σύστημα των φυτών τομάτας.
“Είναι μέρος του εξελικτικού πολέμου μεταξύ φυτών και παθογόνων παραγόντων, όπου το φυτό έχει κάποιο αμυντικό χαρακτηριστικό και στη συνέχεια ένα μέρος του πληθυσμού των παθογόνων εξελίσσεται για να ξεφύγει από αυτό. Το φυτό πρέπει να αναπτύξει ή να αποκτήσει ένα νέο αμυντικό χαρακτηριστικό, αλλά η διαδικασία είναι πολύ πιο αργή στα φυτά σε σύγκριση με τα μικρόβια. Αυτή η μελέτη είναι ένα εξαιρετικό παράδειγμα αυτής της συνεχιζόμενης μάχης που βρίσκεται σε εξέλιξη και μας δείχνει ότι δεν μπορούμε να βασιστούμε πλήρως σε αυτό το χαρακτηριστικό για την καταπολέμηση της βακτηριακής νόσου των κηλίδων που προκαλείται από την Xe», λέει η Sarah Hind, επίκουρη καθηγήτρια στο Τμήμα Επιστημών Καλλιεργειών στο Ιλινόις και συν-συγγραφέας σε ένα ζευγάρι πρόσφατων μελετών που δημοσιεύθηκαν στο Molecular Plant-Microbe Interactions and Physiological and Molecular Plant Pathology.
Το σύστημα άμυνας της τομάτας παρακολουθεί την Ξανθομονάδα και άλλα βακτήρια με ανοσοποιητικούς υποδοχείς που ανιχνεύουν χημικά τη flagella, τις μακριές δομές ουράς που επιτρέπουν στα βακτήρια να κινούνται ή να «κολυμπούν» μέσω του εδάφους και των φυτικών ιστών. Η Hind και οι συνεργάτες της χρησιμοποίησαν εργαστηριακές και γονιδιωματικές τεχνικές μοντελοποίησης για να δείξουν ότι ένας από τους υποδοχείς της ντομάτας, ο FLS3, δεν εργάζεται πλέον για την ανίχνευση πρωτεϊνών flagellin στην Xe.
Η δουλειά τους δείχνει ότι οι πρωτεΐνες flagellin της Xe έχουν αλλάξει μόνο με ένα αμινοξύ, αλλά αυτό είναι αρκετό για να ξεφύγει από την ανίχνευση από τους υποδοχείς FLS3 της ντομάτας.
Η μεταπτυχιακή φοιτήτρια και συν-συγγραφέας της μελέτης Maria Malvino λέει: «Ήταν έκπληξη να βλέπουμε ότι μόνο μία αλλαγή αμινοξέων έκανε όλη τη διαφορά. Μας έκανε να αναρωτηθούμε πώς ο δεσμός μεταξύ flagellin και FLS3 θα μπορούσε να αλλάξει τόσο δραματικά.”
Το γεγονός ότι η Xe μπορεί να «ξεγλιστρήσει» πέρα από τις άμυνες της ντομάτας σημαίνει ότι οι αγρότες μπορούν να βασίζονται ακόμη λιγότερο στην εγγενή αντοχή στις ασθένειες. Αντ ‘αυτού, θα πρέπει να καταπολεμήσουν την ασθένεια με άλλους τρόπους, όπως ο ψεκασμός φυτοφαρμάκων με βάση τον χαλκό.
Σε ορισμένες τοποθεσίες, συμπεριλαμβανομένης της μεσοδυτικής περιοχής των ΗΠΑ και συγκεκριμένα στο Ιλινόις, η Xe δεν είναι τόσο πρόβλημα όσο δύο άλλα είδη Xanthomonas, όπως η X. perforans και η X. gardneri (Xp και Xg). Η ντομάτα μπορεί ακόμα να κρατήσει άμυνά ενάντια σε αυτά τα είδη προς το παρόν, αλλά η Hind ανησυχεί ότι η Xe θα μοιραστεί τη στρατηγική διαφυγής της.
“Η X. euvesicatoria [Xe] ήταν το κυρίαρχο στέλεχος για μεγάλο χρονικό διάστημα, αλλά μέσα στις τελευταίες μία-δύο δεκαετίες, έχει γίνει λιγότερο εμφανής και έχει ξεπεραστεί από ένα άλλο είδος, την Xp”, λέει. “Οι Xp και Xe είναι πραγματικά γενετικά κοντά, και έχει αποδειχθεί ότι μπορούν να μοιραστούν το γενετικό υλικό τους μεταξύ τους. Έτσι, δεν θα ήταν έξω από τη σφαίρα της πιθανότητας ότι η στρατηγική διαφυγής της Xe θα μπορούσε να φτάσει στην Xp και να παρέχει το ίδιο πλεονέκτημα κατά της ντομάτας.”
Η Hind λέει επίσης ότι η τάση αυτών των βακτηρίων να νικούν τις άμυνες των ξενιστών μέσω της ταχείας εξέλιξης, καθιστά την αναπαραγωγή για αντοχή στις ασθένειες δύσκολη στην ντομάτα.
“Χρειάζεται πολύς χρόνος για να απελευθερώσετε μια ανθεκτική ποικιλία. Συχνά, μέχρι να πάνε να απελευθερώσουν τη νέα ποικιλία, ο πληθυσμός των παθογόνων μετατοπίζεται”, λέει η Hind. “Και όταν προσθέτετε σε αυτό τη δυσκολία διατήρησης όλων των επιθυμητών χαρακτηριστικών μιας ντομάτας, είναι μια δύσκολη κατάσταση. Και πάλι, αυτό μας αφήνει να βασιζόμαστε σε μυκητοκτόνα και θεραπείες χαλκού για να διατηρήσουμε την παραγωγή τομάτας κερδοφόρα, εδώ, στο Ιλινόις.”
Πηγή: Eurekalert
Ακολουθήστε το Cibum 
