Μια μελέτη που διεξήχθη από μια ομάδα Κινέζων ερευνητών εντόπισε γονιδιακά δίκτυα που σχετίζονται με την ανθεκτικότητα των ροδάκινων στην ασθένεια της καστανής σήψης.
Υπάρχει κάτι επικό και αόρατο στη μάχη μεταξύ των ροδάκινων και της καστανής σήψης, μιας από τις σημαντικότερες απειλές για την καλλιέργεια. Προκαλούμενη από τον μύκητα Monilinia fructicola, η καστανή σήψη είναι μια εξαιρετικά καταστροφική ασθένεια μετά τη συγκομιδή που επηρεάζει καρπούς όπως ροδάκινα, βερίκοκα και κεράσια. Η μόλυνση αρχικά εμφανίζεται ως μικρές κυκλικές αλλοιώσεις στην επιφάνεια του καρπού, οι οποίες επεκτείνονται γρήγορα σε νεκρωτικές περιοχές που καλύπτονται με μια χαρακτηριστική γκριζοκαφέ μούχλα που αποτελείται από κονίδια. Το παθογόνο διεισδύει στους ιστούς μέσω τραυμάτων ή φακών και, σε συνθήκες υψηλής υγρασίας και μέτριων θερμοκρασιών (20-25 °C), μπορεί να εξελιχθεί εξαιρετικά γρήγορα, θέτοντας σε κίνδυνο ολόκληρες παρτίδες κατά την αποθήκευση, τη μεταφορά ή την πώληση. Εκτός από την άμεση βλάβη, το M. fructicola είναι γνωστό για την ικανότητά του να επιμένει ως λανθάνουσα λοίμωξη , ενεργοποιούμενο μόνο σε προχωρημένο στάδιο ωρίμανσης ή ως απόκριση σε φυσιολογικές καταπονήσεις του καρπού. Ο οικονομικός αντίκτυπος είναι σημαντικός, με απώλειες που στις χειρότερες περιπτώσεις μπορούν να ξεπεράσουν το 50-80% της παραγωγής, και η παραδοσιακή διαχείριση με μυκητοκτόνα καθίσταται ολοένα και πιο μη βιώσιμη λόγω της εμφάνισης ανθεκτικών στελεχών και των αυξανόμενων κανονιστικών περιορισμών στη χρήση φυτοφαρμάκων.
Τώρα, ωστόσο, φαίνεται να έχει ξεκινήσει ένας μοριακός πόλεμος. Και εκτυλίσσεται στα κύτταρα του φρούτου, ανάμεσα σε γονίδια που ενεργοποιούνται σαν συναγερμοί, τοιχώματα λιγνίνης που υψώνονται σαν προμαχώνες και ολόκληρα βιοχημικά δίκτυα που αναδιοργανώνονται για να απωθήσουν τον εισβολέα. Η μελέτη διεξήχθη από μια ομάδα Κινέζων ερευνητών της Ακαδημίας Γεωπονικών Επιστημών του Jiangsu , με μια μελέτη που δημοσιεύτηκε στο Postharvest Biology and Technology, η οποία, εκτός από το ότι ρίχνει φως στους μηχανισμούς αντοχής στη σήψη, υπογραμμίζει για άλλη μια φορά το καινοτόμο δυναμικό της γενετικής όσον αφορά την προστασία των καλλιεργειών.
Γενετική απόκριση της ροδακινιάς στο Monilinia fructicola
Η μελέτη ξεκινά με μια σύγκριση μεταξύ δύο ποικιλιών ροδακινιάς : της Xiahui 6 , πολύ ευαίσθητης στην καστανή σήψη, και της Xiahui 8 , της ανθεκτικής αδελφής της ποικιλίας. Οι ερευνητές μόλυναν και τα δύο φρούτα με M. fructicola και στη συνέχεια ανέλυσαν – ώρα με την ώρα, γονίδιο με γονίδιο – τι συνέβαινε μέσα στα κύτταρά τους.
Η έκπληξη είναι ότι ο Xiahui 8 όχι μόνο αντιδρά πιο γρήγορα, αλλά και με πιο οργανωμένο τρόπο. Συγκεκριμένα, οι πρωταγωνιστές της αντοχής φαίνεται να είναι οι PpNLRs , μια οικογένεια γονιδίων «φρουρών» που αναγνωρίζουν τον μύκητα και ξεκινούν την επίθεση. Και έπειτα υπάρχει το ασβέστιο, το οποίο δρα ως ένας από τους ταχύτερους και πιο ευέλικτους ενδοκυτταρικούς δεύτερους αγγελιοφόρους. Σε απόκριση στην επίθεση από Monilinia fructicola, η είσοδος ιόντων ασβεστίου στο κυτταρόπλασμα αποτελεί ένα πρωταρχικό σήμα συναγερμού: μια παροδική αλλά μαζική αύξηση των επιπέδων Ca²⁺ πυροδοτεί μια αλληλουχία μοριακών συμβάντων, συμπεριλαμβανομένης της ενεργοποίησης των κινασών που εξαρτώνται από το ασβέστιο (CDPK), της διαμόρφωσης της δραστηριότητας των ιοντικών καναλιών όπως τα CNGC (Κυκλικά Νουκλεοτιδικά-Πλεγμένα Κανάλια) και της έκφρασης γονιδίων που εμπλέκονται στην αντοχή. Στην πράξη, είναι το σύστημα έγκαιρης προειδοποίησης του κυττάρου: όταν συσσωρεύεται ασβέστιο, το φυτό «γνωρίζει» ότι υπάρχει απειλή και ενεργοποιεί αμυντικές αποκρίσεις όπως η παραγωγή δραστικών ειδών οξυγόνου (ROS), η εναπόθεση λιγνίνης και, στις πιο ακραίες περιπτώσεις, ο προγραμματισμένος κυτταρικός θάνατος για τον περιορισμό της μόλυνσης.
Πιθανοί κύριοι μηχανισμοί που εμπλέκονται στην αντοχή στην ασθένεια της καστανής σήψης στο ροδάκινο
Γενετική, ναι. Αλλά με στυλ
Η μελέτη ξεχωρίζει για τη μεθοδολογική της αρτιότητα, το εύρος του συνόλου δεδομένων και την ακρίβεια των μεταγραφικών αναλύσεων που διεξήχθησαν. Αυτή δεν είναι απλώς μια ακαδημαϊκή άσκηση, αλλά μια σημαντική συμβολή στην κατανόηση των μοριακών μηχανισμών που ρυθμίζουν την ανθεκτικότητα της ροδακινιάς στο Monilinia fructicola, με συγκεκριμένες επιπτώσεις για τη γενετική βελτίωση και τη φυτοϋγειονομική διαχείριση στον τομέα. Επειδή οι ερευνητές εντοπίζουν με ακρίβεια 26 βασικά γονίδια, σχεδόν όλα ανήκουν στην κατηγορία NLR, τα οποία θα μπορούσαν να γίνουν οι τέλειοι στόχοι για προγράμματα γενετικής αναπαραγωγής. Και το κάνουν αυτό με τη βοήθεια της «Ανάλυσης Δικτύου Συν-Έκφρασης Γονιδίων με Σταθμισμένη Διάρκεια», μιας προηγμένης μεθοδολογίας στατιστικής ανάλυσης που μας επιτρέπει να εντοπίζουμε συνεκφραζόμενες γονιδιακές μονάδες και να απομονώνουμε εκείνες με μεγαλύτερη συνδεσιμότητα, οι οποίες ενδεχομένως είναι υπεύθυνες για τον έλεγχο ολόκληρων βιολογικών διεργασιών.
Αυτοί οι γενετικοί «κόμβοι» όχι μόνο ενεργοποιούνται τις κατάλληλες στιγμές, αλλά παρασύρουν ολόκληρες ομάδες γονιδίων: γονίδια για τη σύνθεση λιγνίνης (το φυσικό φράγμα για τον μύκητα), για τον προγραμματισμένο κυτταρικό θάνατο (για να εμποδιστεί η πρόοδος της λοίμωξης), ακόμη και για την παραγωγή ανθοκυανινών και φλαβονοειδών.
Ανθεκτικότητα στην M.Fructicola XH6, XH8. Α. Εικόνα της M.Fructicola στα ροδάκινα σε XH6 και XH8, Β. Δείκτης ασθένειας, C. Μέσος όρος και τυπική απόκλιση. Τα διαφορετικά γράμματα πάνω από τις γραμμές υποδηλώνουν στατιστική σημαντικότητα σε επίπεδο 5%. Δοκιμή πολλαπλού εύρους Dunkan.
Και τώρα τι; Λιγότερη χημεία, μεγαλύτερη ανθεκτικότητα
Όπως υπογραμμίζεται, η μελέτη δεν επιτίθεται ανοιχτά στο κυρίαρχο γεωργικό μοντέλο, αλλά υπογραμμίζει τα όριά του: οι ποικιλίες ροδάκινου που καλλιεργούνται σήμερα, στις περισσότερες περιπτώσεις, παραμένουν ιδιαίτερα ευάλωτες στην καφέ σήψη και η μόνη πραγματικά αποτελεσματική άμυνα παραμένει το μυκητοκτόνο. Μια δαπανηρή άμυνα, δυνητικά επιβλαβής για το περιβάλλον και ολοένα και λιγότερο αποτελεσματική, δεδομένης της προσαρμοστικής εξέλιξης του Monilinia fructicola.
Αντιθέτως, η ποικιλία Xiahui 8 αφηγείται μια άλλη ιστορία. Εδώ, η αντίσταση δεν επιβάλλεται από έξω, αλλά προκύπτει από ένα ενδογενές δίκτυο μοριακών αποκρίσεων: ενεργοποίηση γονιδίων NLR, αυξημένη σηματοδότηση ασβεστίου, παραγωγή λιγνίνης, ανθοκυανινών, ROS και αμυντικών πρωτεϊνών. Όλα τεκμηριώνονται με συγκριτική μεταγραφωμική ανάλυση και χαρτογράφηση των μονάδων συνέκφρασης γονιδίων. Στην πράξη, δεν υπάρχει λόγος να τροποποιήσετε γενετικά τη ροδακινιά : απλώς πρέπει να ξέρετε τι να αναζητήσετε και να επιλέξετε ανάλογα. Είναι η γενετική που εφαρμόζεται στη γεωργία, χωρίς συντομεύσεις.
Σε μια εποχή που η Ευρώπη (και όχι μόνο) συζητά το μέλλον των αγροχημικών, έρευνα σαν αυτή προσφέρει πολύ περισσότερα από μια θεωρητική εναλλακτική: δείχνει ότι είναι εφικτή μια άλλη οδός, συγκεκριμένη και επιστημονικά τεκμηριωμένη.
Ilaria De Marinis
© fruitjournal.com
