WUR'da bitki bilimci olan Vivianne Vleeshouwers, "Patates bitkisi ile Phytophthora arasında sürekli bir 'silahlanma yarışı' var" diyor. Bitki kendini şiddetle savunuyor. "Mantarın" (aslında bir oomycete) istilası, hastalığın ilerlemesini durdurmak için bir yaprağın bir kısmının kontrollü bir şekilde ölmesini sağlamak gibi bir dizi savunma tepkisini hemen tetikler. Ancak Phytophthora mutasyona uğrayarak bu savunmaları tekrar tekrar atlatabilmektedir.

Hastalığın Tanınması

Kendini savunmak için bitkinin yapması gereken ilk şey patojeni tanımaktır. "Bitki bunun için reseptörlere, bir tür antene sahiptir. Bunlar küçük Phytophthora protein parçalarını bağlar, bu da bir şeylerin yanlış gittiğinin sinyalidir. İşte o zaman savunma tepkileri devreye girer. Dolayısıyla bitkinin hastalığı gerçekten tespit edebilmesi ve savunmasını etkinleştirmek için doğru reseptörlere sahip olması çok önemlidir" diyor Vleeshouwers.

Bu reseptörler hücrenin içinde ya da dışında bulunur. Hücre içindeki reseptörler spesifik R genleri tarafından kodlanır (R direnç anlamına gelir) ve patates yetiştiricileri bunlardan yararlanır. Bu R genleri için seleksiyon yaparak dirençli çeşitler geliştirirler. Ancak sorun şu ki, Phytophthora bu direnci tekrar tekrar kırmayı başarıyor.

"Dışarıdaki, hücre yüzeyindeki reseptörler, PRR reseptörleri hakkında çok daha az şey biliniyor. Bu reseptörler daha genel bağışıklık tepkilerini yönlendiriyor" diyor Vleeshouwers. Bitki ıslahçıları şu anda dikkatlerini R genlerine odaklıyorlar, ancak PRR'nin daha az spesifik savunma tepkilerinden yararlanabilmek için daha temel araştırmalar gerekiyor.

Bu amaçla WUR, Tübingen Üniversitesi (Almanya) ve Norwich'teki (İngiltere) Sainsbury Laboratuvarı ile işbirliği yapıyor.

PERU

"PERU adı verilen özel bir PRR reseptörü türü üzerinde çalışıyoruz. Bu reseptör, Phytophthora proteininin özel bir parçası olan Pep-13'ü bağlayarak patates bitkisinin hastalığı tanımasını tetikliyor. Genel olarak PRR reseptörlerinin zaman içinde neredeyse hiç değişmediği varsayılırdı (iyi bilinen bir örnek, bakteri kamçısını tanıyan çok kararlı reseptördür). Ancak PERU'nun aslında dinamik bir evrim sergilediğini ve daha iyi bilinen PRR reseptörlerinden çok daha hızlı değiştiğini bulduk. Bu tamamen yeni bir kavrayış" diye açıklıyor Vleeshouwers.

Tübingen Üniversitesi Bitki Moleküler Biyolojisi Merkezi'nden (ZMBP) eş araştırma lideri Thorsten Nürnberger'e göre araştırma sonuçları, bitkilerin hücre yüzeyindeki bağışıklık reseptörlerinin (PRR reseptörleri) evriminin daha önce düşündüğümüzden çok daha karmaşık olduğunu gösteriyor. "Bu reseptörün sadece bir versiyonu değil, farklı bağlayıcı molekülleri (Phytophthora proteinleri, ed.) tanıyabilen çeşitli varyantları var. Bu tamamen yeni bir bulgu."

Zamanda Geriye Bakmak

"Birçok yabani patates türünün PERU varyasyonları vardır. Koleksiyonumuzda bu bitkiler var ve nasıl evrimleştiklerini öğrenmek için zamanda geriye bakabiliyoruz" diyor Vleeshouwers. "Evrimlerini anladıktan sonra, bunu uygulamalara dönüştürmenin yollarını arayabilirsiniz. Doğru reseptörleri seçerek bitkinin hastalığa karşı direncini artırabilirsiniz."

Araştırmacılar geçmişe bakarak bitkinin evriminin kökenini bulabildiler: And Dağları. Reseptöre Pep-13 Reseptör Birimi anlamına gelen PERU adı verildi. Ama elbette aynı zamanda menşe ülkeyi de ifade ediyor. Daha da iyisi, Science makalesinin ilk yazarı olan doktora öğrencisi Yerisf Torres Ascurra'nın kendisi de Perulu.

Sürdürülebilir Yetiştiricilik

Bu tür reseptörlere ilişkin bu kavrayış (ve şüphesiz daha fazlası bunu takip edecektir) geleceğin sürdürülebilir patatesinin yolunu açmaktadır. Bu bitki, spesifik direnç genlerinin yanı sıra gelişmiş genel savunma tepkilerine de sahip olacak.

"Bugüne kadar yetiştiriciler R genlerine odaklanıyordu. Ancak bu genlerin sunduğu direnç sürekli olarak engelleniyor. Yabani patates türlerinin hastalıklar tarafından sürekli saldırıya uğradıkları bir ortamda nasıl hayatta kaldıklarını inceleyerek, hangi mekanizmaları kullandıklarını keşfedebilir ve daha sonra bu mekanizmaları kendi patates çeşitlerimize ekleyebiliriz," diyor Vleeshouwers.