Immuunsystemen van planten, zoals die van mensen en dieren, geconfronteerd met een moeilijke evenwichtsoefening:ze moeten reacties opzetten tegen steeds evoluerende ziekteverwekkers, maar ze moeten het niet overdrijven. Immuunreacties vereisen energie en middelen en omvatten vaak planten die hun eigen geïnfecteerde cellen doden om te voorkomen dat de ziekteverwekkers zich verspreiden.

Onderzoekers van de Durham University in het Verenigd Koninkrijk hebben een cruciale schakel gevonden in het proces van hoe planten hun antivirale reacties reguleren. Het onderzoek is gepubliceerd in het nummer van 2 maart van de Tijdschrift voor biologische chemie .

Martin Cann's lab in Durham, in samenwerking met de laboratoria van Aska Goverse aan Wageningen Universiteit en Frank Takken aan de Universiteit van Amsterdam, bestudeerde een receptoreiwit genaamd Rx1, die wordt aangetroffen in aardappelplanten en een infectie detecteert door een virus dat aardappelvirus X wordt genoemd.

Binding aan een eiwit van het virus activeert Rx1 en start een reeks gebeurtenissen die ertoe leiden dat de plant een immuunrespons opbouwt. Maar de exacte volgorde van cellulaire gebeurtenissen - en hoe Rx1-activering door de rest van de cel in actie werd omgezet - was onbekend.

"Onze studie onthulde een opwindende, en onverwacht, verband tussen ziekteverwekkers en planten-DNA, ' zei Kann.

specifiek, de studie toonde aan dat Rx1 de krachten bundelt met een eiwit genaamd Glk1. Glk1 is een transcriptiefactor, wat betekent dat het zich bindt aan specifieke DNA-gebieden en genen activeert die betrokken zijn bij celdood en andere immuunreacties van planten. Het team ontdekte dat toen Glk1 bond aan virus-geactiveerde Rx1, het was in staat om de juiste verdedigingsgenen aan te zetten.

interessant, wanneer het virale eiwit afwezig was, Rx1 leek het tegenovergestelde effect te hebben:het hield Glk1 in feite van binding aan DNA. Op deze manier, het verhinderde een ongepaste immuunrespons.

"(T)e immuunrespons omvat het herprogrammeren van de hele cel en vaak ook de hele plant, Cann zei. "Een belangrijk onderdeel van dit regelgevingsproces is niet alleen het toestaan ​​van activering, maar ook om ervoor te zorgen dat het hele systeem wordt uitgeschakeld als er geen infectie is."

Aangezien meer dan een derde van de jaarlijkse potentiële wereldwijde oogst verloren gaat aan ziekteverwekkers en plagen, het kweken van planten met een beter immuunsysteem is een belangrijke uitdaging. Door te begrijpen hoe dit immuunsysteem op het juiste activiteitsniveau wordt gereguleerd, krijgen de onderzoekers meer ideeën over punten in de immuunsignaleringsroute die erop gericht kunnen zijn om het basisvermogen van de plant om ziekte te weerstaan, te vergroten.

"Om de (gewas)opbrengst te verhogen, er is dringend behoefte aan nieuwe rassen die bestand zijn tegen deze stress, Cann zei. "Een mechanistisch begrip van hoe planten de aanval van pathogenen weerstaan ​​of overwinnen, is cruciaal om nieuwe strategieën voor gewasbescherming te ontwikkelen."