| |
|
|
| |
พืชตามกลุ่มการใช้ประโยชน์
|
|
|
|
eherb  ข่าวประชาสัมพันธ์ สงครามในอาณาจักรพืช |
|
สงครามในอาณาจักรพืช
|
|
|
 |
| ในร่างกายของมนุษย์มีระบบภูมิคุ้ม เช่น เม็ดเลือดขาว เพื่อทำหน้าที่กำจัด จุลชีพ เช่น แบคทีเรีย เชื้อรา หรือไวรัสชนิดต่างๆ ที่บุกรุกและก่อให้เกิดโรคในมนุษย์ แต่พืชนั้นกลับไม่มีระบบภูมิคุ้มกัน ดังเช่นมนุษย์ แต่ใช่ว่าพืชจะไม่สามารถป้องกันจุลชีพ ที่ก่อให้เกิดโรคหรือสิ่งบุกรุกต่างๆ ได้เลย จากผลงานวิจัยในระยะเวลา 10 – 20 ปีที่ผ่านมา นักวิจัยได้ค้นพบว่า พืชนั้นมีระบบการป้องกันอยู่สองระดับ ในระดับแรก ในเซลล์พืชจะ มีกลุ่มของโมเลกุลที่มีความสามารถในการจดจำและยับยั้งสิ่งแปลกปลอมที่บุกรุกเข้ามาภายในเซลล์ ขั้นต่อมาเป็นการป้องกันและต่อต้านสิ่งแปลก-ปลอม ที่สามารถหลุดรอดมาจาก การป้องกันในระดับแรกได้ ซึ่งในเบื้องต้นนักวิจัยสามารถวิเคราะห์ระบบการป้องกันของ พืชโดยการใช้เทคนิคทางพันธุกรรมและจีโนม (Genomics) ทั้งนี้ ในงานวิจัยดังกล่าว จำเป็นต้องใช้ผู้เชี่ยวชาญทางด้านชีวเคมี ด้านโปรติโอมิกส์ (Proteomics) หรือการศึกษาโปรตีนที่สร้างจากรหัสพันธุกรรมหรือเซลล์เนื้อ เยื่อต่างๆ และด้าน Structural Biology หรือการศึกษาทางด้านโครงสร้างทางชีววิทยา เพื่อศึกษาระบบการป้องกันของพืช ประโยชน์ที่ได้รับจากงานวิจัยดังกล่าว คือความรู้และความเข้าใจในกระบวนการป้องกันตัวของพืช เพื่อที่จะนำความรู้ดังกล่าวไป ประยุกต์ใช้ในกระบวนการควบคุมความปลอดภัยในการผลิตอาหารอีกด้วย ยกตัวอย่างเช่น การป้องกันการเกิดโรคใบไหม้ (Late Blight) ในมันฝรั่ง หรือการป้องกันการเกิดโรคราสนิม (Rust Fungus) ตามลำต้นของต้นข้าวสาลี ซึ่งเคยเกิดการระบาดในประเทศสาธารณรัฐยูกันดา เมื่อปีค.ศ. 1999 และระบาดต่อไปยังประเทศต่างๆ เช่น เคนย่า ซูดาน และอิหร่าน ถ้าหากเราสามารถเข้าใจถึงกระบวนการป้องกันในพืชก็จะสามารถนำความรู้ดังกล่าวมาใช้ในการจัดการระบบการป้องกันโรคระบาดที่เกิดจากสิ่งแปลกปลอมหรือจุลชีพที่ก่อให้เกิดโรคต่างๆ ได้
จุลชีพที่ก่อให้เกิดโรค (Pathogens) ในพืชสามารถแทรกตัวเข้าไปในปากใบ (Stomata) ของพืช หรือช่องหรือรูเปิด (Pores) ที่ใช้ในการแลกเปลี่ยนก๊าซ เชื้อแบคทีเรีย Pseudomonas syringae จะผลิตโปรตีนที่ทำให้พืชไม่สามารถลำเลียงนํ้าได้ ซึ่งเชื้อดังกล่าวจะอยู่ บริเวณใบของพืชทำให้เซลล์พืชที่อยู่บริเวณใบนั้นตายและเกิดเป็นโรคใบไหม้ในที่สุด เชื้อราบางชนิดใช้ Appressoria ในการเจาะเข้าไปใน เซลล์พืช และจุลชีพที่ก่อให้เกิดโรคในพืชบางชนิดยังสามารถสร้างเอนไซน์(Enzyme) ที่สามารถทำลายผนังเซลล์ (Cell Wall) เพื่อบุกรุก เข้าไปในเซลล์พืชและแย่งการดูดซึมสารอาหารจากเซลล์พืชคล้ายกับปรสิต โดยไม่ทำให้พืชตาย จากงานศึกษาหน่วยพันธุกรรม หรือยีน (Gene) ของต้นข้าวล่าสุดพบว่า มีโปรตีนตัวรับ (Receptor Protein) ซึ่งทำหน้าที่จดจำแบคทีเรียที่บุกรุกเข้ามาในเซลล์พืช โดยโปรตีน ดังกล่าวมีชื่อว่า Xa21 นอกจากนั้น Xa21 ยังสามารถยับยั้งการเจริญเติบโตของแบคทีเรียที่บุกรุกได้อีกด้วย น่าประหลาดใจที่ Xa21 สามารถจดจำโปรตีนเปปไทด์ (Peptide) ที่เป็นโพลิเมอร์ของกรดอะมิโนสายสั้นๆ หลายชนิดที่แบคทีเรียใช้ในการติดต่อระหว่างกัน นักวิจัย คาดว่าจะสามารถวิเคราะห์กระบวนการทำงานของ Xa21 ได้ภายในอีก 15 ปีข้างหน้า นอกจากการค้นพบ Xa21 แล้ว ยังมีการค้นพบโปรตีนตัวรับอื่นๆ ของพืชที่มีความสามารถในการจดจำส่วนต่างๆ ของจุลชีพได้ เช่น แฟลกเจลลา (Flagella) คือ ส่วนที่ยื่นออกมาจากเซลล์แบคทีเรีย Protein motors คือ ส่วนที่แบคทีเรียใช้ในการเคลื่อนที่ และ Chitin เป็นโพลิเมอร์ชนิดหนึ่งที่พบได้ในผนังเซลล์ของเชื้อราหลายชนิด ระบบภูมิคุ้มกันของพืชสามารถจดจำและได้รับการกระตุ้นให้เกิดกระบวน การป้องกันเมื่อพบส่วนประกอบของจุลชีพที่บุกรุกเข้ามาในเซลล์ โดยตัวรับ (Receptor) ในพืชเช่น MAMPs (Microbe-Associated Molecular Patterns) และ PAMPs (Pathogen-Associated Molecular Patterns) ตัวรับดังกล่าวถือเป็นระบบการป้องกันขั้นแรกในเซลล์พืช ซึ่งหลังจาก ตัวรับดังกล่าวพบการบุกรุกก็จะกระตุ้นให้เซลล์พืชหลั่งกรด Azelaic ที่เป็นสัญญาณให้เกิดการหลั่งกรด Salicylic ที่เป็นส่วนประกอบสำคัญ ในกระบวนการป้องกันของพืช อย่างไรก็ตามจุลชีพที่ก่อให้เกิดโรคบางชนิดมีกระบวนการต่อต้านหรือหลบหลีกระบบภูมิคุ้มกันในพืช เช่น สร้างเปปไทด์ที่ไปกดกระบวนการสร้างสารยับยั้งของเซลล์พืชโดยเข้าไปกดการทำงานของ microRNA ซึ่งเป็นสารพันธุกรรมชนิดหนึ่งที่ เกี่ยวข้องในการสร้างสารยับยั้งจุลชีพ การเหนี่ยวนำให้เซลล์พืชสะสมพลังงานเพื่อการเจริญเติบโตแทนที่การสร้างระบบภูมิคุ้มกันโดยการ หลั่งสารเคมีที่เป็นฮอร์โมนกระตุ้นกระบวนการสร้างเซลล์แทนที่กระบวนการสร้างกรด Salicylic ในกระบวนการป้องกันการบุกรุก เป็นต้น
อย่างไรก็ตามเซลล์พืชมีวิวัฒนาการในการพัฒนาระบบภูมิคุ้มกันเช่นเดียวกัน เพื่อให้สามารถก้าวทันต่อวิธีการต่างๆ จากจุลชีพ ที่บุกรุก จากผลงานวิจัยล่าสุด นักวิจัยค้นพบกระบวนการสร้างโปรตีน RIN4 ในเซลล์พืช โดยโปรตีนดังกล่าวสามารถเข้าทำลายจุลชีพ ได้หลายๆ ครั้ง ซึ่งจุลชีพจะทำให้โปรตีนดังกล่าวอยู่ในรูปที่ไม่สามารถทำงานได้ (Inactive Form) โดยการขัดขวางไม่ให้เกิดกระบวนการเติม หมู่ฟอตเฟต (Phosphorylation) ที่ RIN4 ทำให้ประสิทธิภาพในการป้องกันการบุกรุกของจุลชีพลดลง แต่เซลล์พืชสามารถฟื้นฟูกระบวนการป้องกันได้โดยกลไกการส่งสัญญาณเมื่อมีกระบวนการขัดขวางการเติมหมู่ฟอสเฟต ทำให้เซลล์พืชจะกระตุ้นให้เกิดการสร้าง RIN4 มากขึ้น ทั้งนี้ นักวิจัยยังไม่สามารถวิเคราะห์กลไกการฟื้นฟูดังกล่าวได้ คาดว่าจะใช้เวลาประมาณ 10 ปีในการศึกษากลไกดังกล่าว
นักวิจัยในปัจจุบันมีความพยายามที่จะศึกษากลไกและวิธีการแบ่งแยกชนิดของจุลชีพที่ก่อให้เกิดโรคและไม่ก่อให้เกิดโรคของระบบภูมิคุ้มกันในพืชเช่นเดียวกับการศึกษาในมนุษย์ ซึ่งนักวิจัยคาดว่าหากสามารถค้นพบกลไกในการแบ่งแยกดังกล่าว จะก่อให้เกิดประโยชน์ ในการนำจุลชีพที่มีประโยชน์ต่อพืชมาประยุกต์ใช้ต่อไปในอนาคต ทั้งนี้ นอกจากประโยชน์ที่สามารถนำจุลชีพที่ไม่ก่อให้เกิดโรคในพืชมา ประยุกต์ใช้แล้วนั้น ยังสามารถจำกัดปริมาณการใช้สารเคมีที่มีผลครอบคลุมต่อจุลชีพในวงกว้างให้แคบลงเหลือเฉพาะการกำจัดจุลชีพที่ก่อ ให้เกิดโรคในพืชเท่านั้น
ที่มา: วารสาร C
http://www.ostc.thaiembdc.org/stnews_April11_8.html |
| |
| |
|
|
