021-22889554
021-26703715
مشاوره آموزشی رایگان

021-22889554  |  021-26703715 مشاوره آموزشی رایگان

قارچ‌ها چطور گیاهان را شناسایی (و آلوده) می‌کنند

Mennat El Ghalid

How fungi recognize (and infect) plants

Each year, the world loses enough food to feed half a billion people to fungi, the most destructive pathogens of plants. Mycologist and TED Fellow Mennat El Ghalid explains how a breakthrough in our understanding of the molecular signals fungi use to attack plants could disrupt this interaction -- and save our crops.


تگ های مرتبط :

TED Fellows, Fungi, Science
«آیا آفت کار بلوط‌ها را خواهد ساخت؟ کشاورزان ترجیح می‌دهند این طور فکر نکنند. آفت ریشه‌ها را سوزانده است و جوانه‌های تازه می‌زند تا انگلی دیگر به این آفت خاتمه دهد.» در ابتدای قرن ۲۰ام، جمعیت بلوط شرق آمریکا، که حدود چهار میلیارد درخت بود، به خاطر یک آلودگی قارچی به طور کامل از بین رفت. قارچ‌ها مخرب‌ترین عامل بیماری‌زا در گیاهان هستند، از جمله محصولاتی که از نظر اقتصادی اهمیت بالایی دارند. می‌توانید تصور کنید که امروز، از بین رفتن محصولات به دلیل آلودگی قارچی هر سال در تمام جهان به میزان میلیاردها دلار تخمین زده می‌شود؟
این میزان معرف کالری لازم برای تغذیه نیم میلیارد نفر است. و این به واکنش‌های شدیدی منجر می‌شود، مثل بازه‌های قحطی در کشورهای در حال توسعه، کاهش شدید درآمد برای کشاورزان و توزیع‌کنندگان، قیمت بالا برای مصرف کنندگان و خطر قرار گرفتن در برابر مایکوتوکسین، سمی که توسط قارچ‌ها تولید می‌شود. مشکلاتی که با آنها روبرو هستیم این است که روش‌های موجود برای پیشگیری و درمان آن بیماری‌های کشنده، مانند کنترل ژنتیکی، به کار بردن منابع طبیعی مقاومت، چرخاندن محصول یا درمان دانه، در میان دیگران، هنوز هم محدود و کوتاه مدت هستند. باید مدام تجدید شوند.
بنابراین، باید فورا روش‌های پربازده‌تری توسعه دهیم و برای این کار، به تحقیق نیاز است تا مکانیزم‌های زیستی شناسایی شوند که می‌توانند هدف درمان‌های ضدقارچی جدید قرار بگیرند. یک ویژگی قارچ‌ها این است که نمی‌توانند حرکت کنند و تنها با گسترش رشد می‌کنند تا شبکه‌ای پیچیده را شکل دهند، به نام میسلیوم. در سال ۱۸۸۴، آنتون د بری، پدر آسیب‌شناسی گیاهان، اولین کسی بود که عقیده داشت قارچ‌ها با سیگنال‌هایی هدایت می‌شوند که از گیاه میزبان ارسال می‌شوند، یعنی گیاهی که بروی آن سکونت و تغذیه مناسب باشد، پس سیگنال‌ها بعنوان فانوس عمل می‌کنند تا قارچ‌ها موقعیت‌یابی کرده، در آن مسیر رشد کنند
و در نهایت، حمله کرده و گیاه را استعمار کنند. او می‌دانست که تشخیص چنین سیگنال‌هایی پرده از اسرار دانشی برمی‌دارد که می‌توان با آن روشی دقیق برای پیشگیری از تعامل میان قارچ و گیاه ایجاد کرد. اما عدم وجود روش مناسب در آن زمان اجازه نداد او این فرآیند را در سطح مولکولی شناسایی کند. با استفاده از روش‌های پالایش و جهش ژنی، به همراه تکنیک، با اجازه دادن به رشد جهت‌دار نخینه، امروز خرسندم که خدمت شما عرض کنم بعد از ۱۳۰ سال، من و تیم سابقم توانستیم بالاخره این سیگنال‌ها را شناسایی کنیم و این کار با مطالعه تعامل میان یک قارچ بیماری‌زا
به نام فوساریوم اوکسیسپروم و یکی از گیاهان میزبان آن، گیاه گوجه فرنگی، انجام شد. همین طور توانستیم مشخصات گیرنده‌های قارچ که آن سیگنال‌ها را دریافت می‌کنند و بخشی از واکنش‌های اساسی درون قارچ را مشخص کنیم که منجر به رشد مستقیم آن به سوی گیاه می‌شود. (تشویق) متشکرم. (تشویق) درک چنین فرآیند مولکولی دسته‌ای از مولکول‌ها را ارائه می‌دهد که می‌توانند برای ایجاد درمان‌های ضدقارچ جدید استفاده شوند. و آن درمان‌ها، تعامل بین قارچ و گیاه را مختل می‌کنند،
یا با مسدود کردن سیگنال گیاه و یا گیرنده‌های قارچ که آنها را دریافت می‌کنند. آلودگی قارچی محصولات کشاورزی را نابود کرده است. علاوه بر آن، الان در دورانی هستیم که تقاضای محصولات کشاورزی افزایش چشم‌گیری داشته است. و دلیل آن رشد جمعیت، توسعه اقتصادی، تغییرات اقلیمی و نیاز به سوخت‌های زیستی است. درک ما از مکانیزم مولکولی تعامل بین یک قارچ و گیاه میزبان آن، مثل گیاه گوجه فرنگی، به طور بالقوه نشانگر گامی بزرگ در توسعه روش‌هایی با بازدهی بالاتر برای مبارزه با بیماری‌های قارچی گیاهان است و بنابراین راهی برای حل مشکلاتی است که زندگی مردم را تحت تاثیر قرار می‌دهد،
امنیت غذایی و رشد اقتصادی. متشکرم. (تشویق)
"Will the blight end the chestnut? The farmers rather guess not. It keeps smouldering at the roots And sending up new shoots Till another parasite Shall come to end the blight." At the beginning of the 20th century, the eastern American chestnut population, counting nearly four billion trees, was completely decimated by a fungal infection. Fungi are the most destructive pathogens of plants, including crops of major economic importance. Can you imagine that today, crop losses associated with fungal infection
are estimated at billions of dollars per year, worldwide? That represents enough food calories to feed half a billion people. And this leads to severe repercussions, including episodes of famine in developing countries, large reduction of income for farmers and distributors, high prices for consumers and risk of exposure to mycotoxin, poison produced by fungi. The problems that we face is that the current method used to prevent and treat those dreadful diseases, such as genetic control, exploiting natural sources of resistance, crop rotation or seed treatment, among others,
are still limited or ephemeral. They have to be constantly renewed. Therefore, we urgently need to develop more efficient strategies and for this, research is required to identify biological mechanisms that can be targeted by novel antifungal treatments. One feature of fungi is that they cannot move and only grow by extension to form a sophisticated network, the mycelium. In 1884, Anton de Bary, the father of plant pathology, was the first to presume that fungi are guided by signals sent out from the host plant, meaning a plant upon which it can lodge and subsist,
so signals act as a lighthouse for fungi to locate, grow toward, reach and finally invade and colonize a plant. He knew that the identification of such signals would unlock a great knowledge that then serves to elaborate strategy to block the interaction between the fungus and the plant. However, the lack of an appropriate method at that moment prevented him from identifying this mechanism at the molecular level. Using purification and mutational genomic approaches, as well as a technique allowing the measurement of directed hyphal growth, today I'm glad to tell you that after 130 years,
my former team and I could finally identify such plant signals by studying the interaction between a pathogenic fungus called Fusarium oxysporum and one of its host plants, the tomato plant. As well, we could characterize the fungal receptor receiving those signals and part of the underlying reaction occurring within the fungus and leading to its direct growth toward the plant. (Applause) Thank you. (Applause) The understanding of such molecular processes offers a panel of potential molecules
that can be used to create novel antifungal treatments. And those treatments would disrupt the interaction between the fungus and the plant either by blocking the plant signal or the fungal reception system which receives those signals. Fungal infections have devastated agriculture crops. Moreover, we are now in an era where the demand of crop production is increasing significantly. And this is due to population growth, economic development, climate change and demand for bio fuels. Our understanding of the molecular mechanism of interaction between a fungus and its host plant,
such as the tomato plant, potentially represents a major step towards developing more efficient strategy to combat plant fungal diseases and therefore solving of problems that affect people's lives, food security and economic growth. Thank you. (Applause)