باکتری‌ها در کمین گیاهان: کشف جدیدی که امنیت غذایی را تهدید می‌کند

گسترش مرض‌های باکتریایی در عالم گیاهان

بر اساس پژوهش‌های تازه، احتمالِ باکتری‌ها در پراکندن مرض در میان گیاهیان، از آنچه پیش‌تر گمان می‌رفت، می‌تواند خیلی بیش‌تر باشد. پژوهشگرانِ مرکز جان اینس، با بهره‌گیری از یک نگرش تکاملیِ مقایسه‌ای و بررسیِ تنوع باکتری‌های Pseudomonas syringae به کنکاش در باب چگونگی آلوده‌سازی این عامل بیماری‌زا در گیاهانی با روابط دوردست پرداختند.

در آزمایشات، گروهِ دکتر فیلیپ کارلا، رهبر گروه، زهری به نام syringomycin را که توسط شایع‌ترین گونه‌های عفونت‌زا P. syringae ساخته می‌شود، تحلیل کردند و اثر آن را بر روی گیاهان گل‌دار و غیر گل‌دار مقایسه نمودند. نتایج نشان داد که سمِ syringomycin در گیاهان غیر گل‌دار (که در این مطالعه با نمونه‌هایی از جلبک‌های کبدی و سرخس‌ها نشان داده شده‌اند) سمی است و سبب مرگ بافت و فعال‌سازی ژن‌های مرتبط با استرس می‌شود.

این تأثیرات در عفونت‌های گیاهان غیر گل‌دار نسبت به گیاهان گل‌دار، از اهمیت بیشتری برخوردار بود، که این نکته شگفت‌آور بود، چرا که بخش عمده‌ای از فهم کنونی ما از چگونگی دست‌کاری باکتری‌های بیماری‌زا در میزبان‌های گیاهی، بر روی گیاهانِ گل‌دار تمرکز دارد که شامل برخی از محصولات اصلی ما نیز می‌شود.

با تأکید بر گونه‌های غیر گل‌دار، این پژوهش که در مجله‌ی Cell Host and Microbe به چاپ رسیده، به مجموعه‌ای رو به گسترش از تحقیقات افزوده می‌شود که نشان می‌دهد عامل‌های بیماری‌زای باکتریایی این توان را دارند تا گیاهانی را که روابط دور دارند، کلونی‌سازی کنند. “هر یک از انواع گیاهی که در این تحقیق به‌کار رفته‌اند، سرگذشت زندگی جداگانه‌ای دارند، چون آخرین بار 500 میلیون سال پیش، یک نیای مشترک داشتند.”

پژوهش‌های نو درباره‌ی عامل‌های بیماری‌زای گیاهی

دکتر کارلا در این‌باره گفت: “یک گروه واحد از عامل‌های بیماری‌زا می‌تواند هر یک از این گیاهان را، با بهره‌گیری از مجموعه‌ای مشترک از عامل‌های بیماری‌زایی، آلوده کند.” او افزود: “نتایج ما نشان می‌دهد که قدرت بیماری‌زایی عامل‌های بیماری‌زا شاید در میان گیاهان رایج‌تر از آن باشد که پیش‌تر تصور می‌شد.”

پژوهشگران بر این باورند که قدرت بیماری‌زایی Pseudomonas syringae روی فرآیندهای پایه‌ایِ مشترک در میان عالم گیاهان متمرکز است. در این مورد، سم syringomycin احتمالاً با غشای سلولی در میان گیاهان مختلفی که آزمایش شده‌اند، تداخل می‌کند. گاهی، گیاهان غیر گل‌دار را گیاهانی کم‌تر تکامل‌یافته نسبت به خویشاوندان گل‌دارشان که دیرتر در تاریخ تکاملی پدیدار شده‌اند، می‌دانند؛ اما این پژوهش بر اهمیت تحلیل کل عالم گیاهان تأکید می‌کند تا سازوکارها و فرآیندهای بنیادی را درک کنیم که می‌توانند در دفاع از محصولات غذایی در برابر بیماری‌ها به‌کار گرفته شوند.

دکتر کارلا ادامه داد: “به‌طور کلی، تحقیقات ما نشان می‌دهد که گیاهان متنوع می‌توانند دانش مفیدی درباره‌ی تعاملات گیاه-عامل‌های بیماری‌زا به‌طور کلی عرضه کنند که برای پژوهش در زمینهٴ بیماری‌های محصولات کشاورزی، بسیار آموزنده است. ما جلبک‌های کبدی نمی‌خوریم، اما آن‌ها می‌توانند درباره‌ی سازوکارهای اصلی بیماری‌زایی عامل‌های بیماری‌زا نکات مهمی به ما بیاموزند.”

گام بعدی این تحقیق، بررسی نقش سم در پیشبرد گسترش باکتری‌ها و چگونگی همکاری آن با پروتئین‌های مؤثر باکتریایی برای ایجاد بیماری است. یک پرسش پژوهشی جالب دیگر که باید بررسی شود این است که چرا بعضی از جمعیت‌های P. syringae این سم را ندارند. این گروه هم‌چنین تنوع گیاهان مورد استفاده در آزمایش‌ها را توسعه خواهد داد تا به دنبال گیاهانی باشد که در برابر عامل‌های بیماری‌زای باکتریایی، مقاوم هستند.

این پژوهش، که به بررسی سمی کُشنده که به عفونت Pseudomonas syringae در گیاهان تکاملی مختلف کمک می‌کند پرداخته است، در نشریه Cell Host and Microbe به چاپ رسیده است.