הפתוגן הידוע לשמצה Phytophthora infestans גרם לרעב באירלנד ובאזורים אחרים במערב אירופה במאה ה -19 וממשיך להוות איום גדול על ייצור המזון שלנו ברחבי העולם.
במשך תקופה ארוכה הייתה זו תעלומה כיצד האורגניזם המיקרוסקופי הזה ופיטופתורה אחרים עושים את דרכם מכנית דרך שכבת המגן החיצונית על עלי הגידולים החקלאיים. פתולוגים של צמחים, ביולוגי תאים ופיזיקאים מאוניברסיטת ווגינגן ומחקר מצאו כעת את התשובה לשאלה זו בשיתוף פעולה ייחודי. תגליתם מציעה נקודות התחלה להפיכת השליטה בפיטופתורה ליעילה יותר, יעילה וקיימת יותר בטווח הארוך. המחקר פורסם ב- Nature Microbiology.
צמחים מאוימים ללא הרף על ידי כל מיני פתוגנים. מספר מהתוקפים הללו, עם השם הקשה פיטופתורה (מילולית: משחתת צמחים), גורמים מדי שנה נזק עצום לכל מיני גידולים כגון תפוחי אדמה, עגבניות, חצילים, קקאו, פלפלים, סויה ודקלים, אך גם ביערות ושמורות טבע. פיטופתורה לכן לא רק מהווה איום גדול על ביטחון המזון שלנו, אלא הוא גם סעיף עלות כלכלי עצום שגורם לנזקים שנתיים של כ-6-7 מיליארד אירו בגידול תפוחי האדמה בלבד.
לְחִימָה פיטופתורה הוא ונשאר קשה, בין השאר בגלל שהפתוגן ומטרתו מעורבים במירוץ חימוש מתמשך. על מנת להיות פחות תלויים בהגנה על יבולים כימיים, מושקע הרבה בפיתוח גידולים עמידים באמצעות גידול צמחים ומוקדש יותר תשומת לב לצורות חדשות של גידול מעורב.
ניצול מכניקת תובנות
כעת אפשרות אחרת מציגה את עצמה; מניעה פיטופתורה בכלל מלהגיע לגישה למפעל. הצמחים מצוידים בשכבת מגן המכוונת לפורצים כגון פיטופתורה להדוף. אולם פתוגן מיקרוסקופי זה (פחות מעשירית מעובי שיער אנושי) מצליח לפרוץ את השכבה הזו ולהניע את תהליך המחלה בצמחים. למרות עשרות שנות מחקר, עדיין לא היה ידוע כיצד הם פורצים מכנית את אותה שכבה.
כדי לפתור בעיה זו, פתולוגים צמחיים וביולוגים תאים מ- WUR חברו לכוחות עם פיזיקאים מ- WUR. הם מתמחים במכניקה, ענף בפיזיקה העוסק בשיווי משקל ובתנועה של עצמים בהשפעת הכוחות הפועלים עליהם. בהתבסס על הידע הקולקטיבי שלהם ועל הפיתוח המשותף של כלי מחקר חדשים, ניתן סוף סוף לפתור את החידה.
סכין חדה
"גילינו את זה פיטופטורה יכולה השתמש בטריקים חכמים כדי לחדד את מבנה הזיהום הצינורי שלו ואז לחתוך את פני הצמח כמו סכין חדה. עם האסטרטגיה הזו, פיטופתורה יכול להדביק את המארח שלו ללא כוח גס ועם צריכת אנרגיה מינימלית. זו הפעם הראשונה שמנגנון זה מובא לאור וגילוי מהותי באמת, "אומר ג'וריס ספריקל , פרופסור לכימיה פיזיקלית וחומר רך.
הגנה יעילה ועמידה יותר
פרופסור לפיטופתולוגיה פרנסין גוברס רואה שפע של נקודות התחלה להכנת השליטה ב פיטופתורה יעיל יותר, יעיל ובר קיימא בטווח הארוך, ללא חשודים רגילים ב כימיה וגידול צמחים מעורבים. "חוקי המכניקה אומרים לנו את זה פיטופתורה אינו יכול לחדור לצמח בלי להתחבר תחילה חזק למשטח העלה. " כדי לבדוק רעיון זה, כהוכחה להיתכנות, ריססו החוקרים עלים של צמחי תפוחי אדמה בחומר לא רעיל וזול שמסיר את כוח הדבק של העלים. זה איפשר להפחית את שיעור הזיהומים בכ- 65%. בבדיקה אופטימלית על משטחים מלאכותיים, ההשפעה אף התקרבה ל 100%.
בדיקות מהירות
בנוסף לפריצת הדרך הבסיסית ולכלים החדשים להתבוננות בשליטה במחלות צמחיות מסוג זה מנקודת מבט חדשה, המחקר העלה גם מתודולוגיות חדשות, מעין בדיקות מהירות, איתן ניתן לחקור את השפעתם של חומרי הדברה דרך מהירה, מדויקת וזולה. גם זה יכול לתרום תרומה חשובה במאבק המתמשך נגד מחלות צמחים.
גוברס: "בזכות מעורבותם של ג'וריס ספריקל וצוותו, כולל דוקטורנט ג'וכם ברונקהורסט , כעת אנו יודעים שיש מספר עקרונות פיזיקליים בסיסיים העלולים לתת מפנה חדש למירוץ החימוש בין פתוגנים לצמחים. בסך הכל המחקר הזה הוא דוגמה ממש טובה לאופן שבו שיתופי פעולה מעבר לגבולות המשמעת יכולים להוביל לפריצות דרך חדשות. "