نباتات الزومبي ومكانس السحرة واللعنة التي قد تحتوي على علاج!

قد توفر آلية التلاعب المكتشفة حديثًا التي تستخدمها البكتيريا الطفيلية لإبطاء شيخوخة النبات ، طرقًا جديدة لحماية المحاصيل الغذائية المهددة بالأمراض.

تتلاعب الطفيليات بالكائنات الحية التي تعيش عليها لتناسب احتياجاتها ، أحيانًا بطرق جذرية. عندما تكون تحت تأثير طفيلي ، تخضع بعض النباتات لتغييرات واسعة النطاق توصف بأنها “زومبي”. يتوقفون عن التكاثر ويعملون فقط كموئل ومضيف لمسببات الأمراض الطفيلية.

حتى الآن ، كان هناك القليل من الفهم لكيفية حدوث ذلك على المستوى الجزيئي والميكانيكي.

نُشرت الأبحاث من مجموعة Hogenhout في مركز John Innes والمتعاونين في زنزانة، جزيء التلاعب الذي تنتجه بكتيريا Phytoplasma لاختطاف نمو النبات. عندما يكون داخل النبات ، يتسبب هذا البروتين في تكسير منظمات النمو الرئيسية ، مما يؤدي إلى نمو غير طبيعي.

تنتمي بكتيريا Phytoplasma إلى مجموعة من الميكروبات التي تشتهر بقدرتها على إعادة برمجة تطوير نباتاتها المضيفة. غالبًا ما تكون هذه المجموعة من البكتيريا مسؤولة عن “مكنسة السحرة” التي تظهر في الأشجار ، حيث ينمو عدد كبير من الفروع بالقرب من بعضها.

هذه النتوءات الكثيفة هي نتيجة أن النبات عالق في حالة “زومبي” نباتية ، غير قادر على التكاثر وبالتالي يتقدم إلى حالة “الشباب إلى الأبد”.

يمكن أن تسبب بكتيريا Phytoplasma أيضًا أمراضًا مدمرة للمحاصيل ، مثل Aster Yellows الذي يتسبب في خسائر كبيرة في الغلة في كل من محاصيل الحبوب والأوراق مثل الخس والجزر والحبوب.

قال البروفيسور ساسكيا هوغنهاوت ، المؤلف المقابل للدراسة: “إن فيتوبلازما هي مثال مذهل لكيفية امتداد انتشار الجينات إلى ما وراء الكائنات الحية للتأثير على البيئات المحيطة.

“تلقي النتائج التي توصلنا إليها ضوءًا جديدًا على آلية جزيئية وراء هذا النمط الظاهري الممتد بطريقة يمكن أن تساعد في حل مشكلة رئيسية لإنتاج الغذاء. نسلط الضوء على استراتيجية واعدة لهندسة النباتات لتحقيق مستوى من المقاومة الدائمة للمحاصيل ضد الفيتوبلازما.”

تُظهر النتائج الجديدة كيف يتعامل البروتين البكتيري المعروف باسم SAP05 مع النباتات من خلال الاستفادة من بعض الآليات الجزيئية الخاصة بالمضيف.

عادة ما تكسر هذه الآلية ، التي تسمى البروتيازوم ، البروتينات التي لم تعد هناك حاجة إليها داخل الخلايا النباتية. يختطف SAP05 هذه العملية ، مما يتسبب في إلقاء البروتينات النباتية المهمة في تنظيم النمو والتطور بشكل فعال في مركز إعادة التدوير الجزيئي.

بدون هذه البروتينات ، تتم إعادة برمجة نمو النبات لصالح البكتيريا ، مما يؤدي إلى نمو براعم وأنسجة نباتية متعددة ويوقف شيخوخة النبات.

من خلال التجارب الجينية والكيميائية الحيوية على النبات النموذجي نبات الأرابيدوبسيس thaliana، كشف الفريق بالتفصيل عن دور SAP05.

ومن المثير للاهتمام ، أن SAP05 يرتبط مباشرة بكل من البروتينات التطورية للنبات والبروتيازوم. الارتباط المباشر هو طريقة تم اكتشافها حديثًا لتحطيم البروتينات. عادةً ما يتم تمييز البروتينات التي يتفكك فيها البروتياز مسبقًا بجزيء يسمى يوبيكويتين ، ولكن هذا ليس هو الحال هنا.

تشبه البروتينات التطورية للنبات التي يستهدفها SAP05 البروتينات الموجودة أيضًا في الحيوانات. كان الفريق فضوليًا لمعرفة ما إذا كان SAP05 يؤثر أيضًا على الحشرات التي تنقل البكتيريا من النبات إلى النبات. وجدوا أن بنية هذه البروتينات المضيفة في الحيوانات تختلف بدرجة كافية بحيث لا تتفاعل مع SAP05 ، وبالتالي لا تؤثر على الحشرات.

ومع ذلك ، سمح هذا التحقيق للفريق بتحديد اثنين فقط من الأحماض الأمينية في الوحدة البروتينية اللازمة للتفاعل مع SAP05. أظهر بحثهم أنه إذا تم تحويل البروتينات النباتية إلى الأحماض الأمينية الموجودة في بروتين الحشرات بدلاً من ذلك ، فإنها لم تعد تتحلل بواسطة SAP05 ، مما يمنع نمو “ مكنسة السحرة ” غير الطبيعي.

يوفر هذا الاكتشاف إمكانية تعديل هذين الأحماض الأمينية فقط في المحاصيل ، على سبيل المثال باستخدام تقنيات تحرير الجينات ، لتوفير مرونة دائمة للبلازما النباتية وتأثيرات SAP05.

التعليقات

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *