กลุ่มพันธมิตรนานาชาติที่มีการมีส่วนร่วมอย่างโดดเด่นจากกลุ่ม Fisiovegen ที่มหาวิทยาลัยเลออนได้เปิดเผยกลไกที่อธิบายว่า Zymoseptoria tritici สามารถสร้างอาณานิคมบนใบข้าวสาลีได้ ได้อย่างมีประสิทธิภาพ โรคเหี่ยวเฉาเซปโทเรีย ซึ่งแพร่หลายในธัญพืชของยุโรป ส่งผลต่อการสังเคราะห์แสงและทำให้ผลผลิตลดลงอย่างมากในฤดูฝน
งานวิจัยที่ตีพิมพ์ในวารสาร New Phytologist แสดงให้เห็นว่าเชื้อโรคใช้ประโยชน์จาก กลยุทธ์การติดเชื้อแบบ “เงียบ”:ควบคุมเวลาและวิธีที่ผนังเซลล์ของโฮสต์ย่อยสลายเพื่อหลีกเลี่ยงการกระตุ้นการป้องกันของพืชก่อนเวลาอันควร และแสดงด้านเน่าของมันในภายหลังเท่านั้น
ในพื้นที่ทราบอะไรบ้างเกี่ยวกับเชื้อก่อโรคและอาการของมัน?
โรคจุดใบเซปโทเรีย เกิดจากเชื้อ Z. tritici ปรากฏบนใบล่างและลุกลามขึ้นไปตามกาลเวลา จุดยาวและพิคนิเดียสีดำ ซึ่งเผยให้เห็นการออกดอกของเชื้อรา ความเสียหายนี้ทำให้พื้นผิวใบที่กำลังทำงานลดลง ส่งผลให้ความสามารถในการสร้างชีวมวลและเมล็ดพืชของพืชลดลงด้วย
ในสภาพแวดล้อมที่มีประสิทธิผลในสเปนและยุโรป เชื้อโรคสามารถลดผลผลิตได้อย่างมากหากสภาพภูมิอากาศมาพร้อมกับวงจรของมัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งด้วย น้ำพุเย็นและฝนตกดังนั้น การเข้าใจจุดอ่อนของพวกมันจึงเป็นกุญแจสำคัญในการปรับโปรแกรมการจัดการแบบบูรณาการและหน้าต่างการใช้สารป้องกันเชื้อรา
กลยุทธ์การติดเชื้อแบบแอบแฝง: การควบคุม ZtGH45
ทีมงานได้อธิบายถึงการควบคุมเอนไซม์ตามเวลาที่เข้มงวด ZtGH45ในระยะเริ่มแรก เมื่อเชื้อราสร้างตัวเองโดยไม่แสดงอาการที่ชัดเจน มันจะยับยั้งการแสดงออกของไกลโคไฮโดรเลสเพื่อหลีกเลี่ยงการตรวจติดตามภูมิคุ้มกันของข้าวสาลี
เฉพาะในระยะเน่าเปื่อยเท่านั้น เมื่อรอยโรคเริ่มปรากฏ เชื้อโรคจะกระตุ้น ZtGH45 ให้ ย่อยสลายส่วนประกอบเฉพาะของผนังเซลล์กระบวนการนี้จะปล่อยโอลิโกแซ็กคาไรด์ที่พืชรู้จักว่าเป็น DAMPs ซึ่งจะกระตุ้นการป้องกันที่ในระยะเริ่มแรกอาจขัดขวางการตั้งรกรากได้
นักวิจัยประสบความสำเร็จเป็นครั้งแรก ตรวจจับและวัดปริมาณ พบโอลิโกแซ็กคาไรด์เหล่านี้ในใบข้าวสาลีที่ติดเชื้อ ซึ่งยืนยันการมีอยู่ของโอลิโกแซ็กคาไรด์ในต้นข้าวสาลี เหตุการณ์สำคัญนี้ช่วยยืนยันความเชื่อมโยงระหว่างการย่อยสลายผนังเซลล์เป้าหมายและการกระตุ้นภูมิคุ้มกัน
- การยับยั้งเบื้องต้นของ ZtGH45 ช่วยให้ หลีกเลี่ยงการตรวจจับ โดยข้าวสาลี
- การแสดงออกที่ล่าช้าสนับสนุน โภชนาการและการขยายตัว ของเชื้อราในเนื้อเยื่อที่ถูกทำลายแล้ว
- รูปแบบนี้สนับสนุนแนวคิดของ การติดเชื้อแบบแอบแฝง: ก่อนอื่นให้ตั้งอาณานิคมอย่างเงียบ ๆ จากนั้นจึงใช้ประโยชน์จากเนื้อเยื่อ
นอกจากนี้ การทดสอบด้วยโอลิโกแซ็กคาไรด์ MLG43 แสดงให้เห็นว่า การเตรียมข้าวสาลีเบื้องต้น เพิ่มความต้านทานต่อเชื้อโรค ซึ่งทำให้สารประกอบเหล่านี้เหมาะที่จะใช้เป็นเครื่องมือปกป้องทางเทคโนโลยีชีวภาพ
ผลกระทบต่อการปกป้องพืชผลในยุโรปและสเปน
การค้นพบนี้เปิดประตูสู่กลยุทธ์ที่ช่วยเพิ่มการรับรู้เกี่ยวกับ DAMPs ในพืชผล หรือปรับช่วงเวลาการแทรกแซงให้เหมาะสมที่สุด การบูรณาการความรู้นี้เข้ากับ แบบจำลองความเสี่ยงและปรากฏการณ์ทางฟีโนโลยี จะช่วยให้การรักษาได้รับการปรับแต่งในช่วงที่มีความเสี่ยงสูงสุด
ในภูมิภาคที่ผลิตธัญพืชของสเปน เช่น Castilla y León, Aragón หรือ Castilla-La Mancha การใช้ ตัวกระตุ้นการป้องกัน การจัดการแบบบูรณาการที่สอดคล้องกับการจัดการทางพันธุกรรมจะช่วยเสริมความต้านทานและลดแรงกดดันต่อสารป้องกันเชื้อรา ช่วยรักษาประสิทธิภาพเอาไว้ได้
คำแนะนำเชิงปฏิบัติสำหรับช่างเทคนิคและเกษตรกร
- ตรวจสอบใบฐานให้เร็วและบันทึก ลักษณะของไพคนิเดีย เพื่อปรับเปลี่ยนการตัดสินใจของฝ่ายบริหาร
- รวมพันธุ์ที่ใบสุขภาพดีด้วย การหมุนเวียนและการจัดการตอซัง ที่จำกัดปริมาณเชื้อเพาะ
- ชั่งน้ำหนักการใช้งาน สารกระตุ้น/โอลิโกแซ็กคาไรด์ เมื่อมีพร้อมและได้รับการตรวจสอบในภาคสนาม ประสานงานกับปฏิทินความเสี่ยง
- กำหนดเวลาการฆ่าเชื้อราใน หน้าต่างที่สำคัญ ขึ้นอยู่กับสภาพอากาศและสภาวะทางฟีโนโลยี หลีกเลี่ยงการใช้งานที่ล่าช้าและไม่มีประสิทธิภาพ
ขั้นตอนต่อไปในการสืบสวน
ยังคงต้องมีการกำหนดว่าการรวมกันของโอลิโกแซ็กคาไรด์และปริมาณเท่าใดที่จะกระตุ้น การตอบสนองที่มั่นคงและยั่งยืน ในสายพันธุ์และสภาพภูมิอากาศที่แตกต่างกัน นอกจากนี้ สิ่งสำคัญคือต้องศึกษาว่าเชื้อโรคในธัญพืชชนิดอื่น ๆ ใช้วิธีการในการควบคุมเอนไซม์แบบเดียวกันหรือไม่
ด้วยโรคที่แพร่หลายและมีค่าใช้จ่ายสูงเช่นนี้ เข้าใจความสมดุล ระหว่างการสลายตัวของผนังเซลล์และการกระตุ้นการป้องกันถือเป็นจุดเปลี่ยน: ช่วยให้เราสามารถจินตนาการถึงวิธีแก้ปัญหาที่แม่นยำยิ่งขึ้น ตั้งแต่การปรับปรุงพันธุ์พืชที่มุ่งเน้นไปที่การรับรู้ของ DAMP ไปจนถึงสูตรตัวกระตุ้นที่พร้อมใช้งานในสนาม