2023 Հեղինակ: Sophia Otis | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-05-21 01:49
ITHACA, N. Y. - ԱՄՆ Շրջակա միջավայրի պաշտպանության գործակալությունը պայմանական գրանցում է տվել խարպինի առաջին կոմերցիոն գյուղատնտեսական օգտագործման համար՝ Կոռնելի համալսարանի կողմից հայտնաբերված սպիտակուցը, որը ստիպում է բույսին մոբիլիզացնել սեփական պաշտպանությունը պաթոգենների և միջատների դեմ: Սպիտակուցը նաև ուժեղացնում է բույսերի աճը։
«Հարպինի սպիտակուցով բույսերը բուժելը ազդանշան է տալիս բույսին միացնելու իր բնական պաշտպանական համակարգերը», - ասում է Սթիվեն Վ. Բիրը, բույսերի պաթոլոգիայի Քորնելի պրոֆեսորը և սպիտակուցը հայտնաբերողներից մեկը 1991 թվականին:«Բույսը պետք է բուժվի նախքան հարուցչի հարձակումը, և մի քանի օր է պահանջվում, որպեսզի բույսի համակարգը մոբիլիզացնի սեփական պաշտպանությունը»:
Այլ բաղադրիչների հետ համակցված սպիտակուցը կվաճառվի Messenger(tm) անունով Eden Bioscience Corp.-ի կողմից, Bothell, Wash., Cornell Research Foundation-ի լիցենզիայի ներքո, որն օգնում է Cornell-ի կողմից հայտնաբերված տեխնոլոգիայի զարգացմանը:. 1995թ.-ին լիցենզավորման պայմանագիր կնքելուց ի վեր, Էդենն անցկացրել է արտադրանքի ավելի քան 500 դաշտային փորձարկումներ մոտ 45 մշակաբույսերի վրա չորս երկրներում:
Հետաքրքիր է, որ սպիտակուցը ստացվում է բույսերի պաթոգենից՝ Erwinia amylovora, բակտերիայից, որը պատասխանատու է կրակի համար, որը 18-րդ դարից ի վեր հյուսիսարևելյան պտղատու այգիներում պատուհաս էր: Բակտերիան հարձակվում է խնձորենիների և տանձենիների և վարդերի ընտանիքի բազմաթիվ դեկորատիվ բույսերի վրա՝ թողնելով սևացած ճյուղեր, բներ, տերևներ, ծաղիկներ և պտուղներ:
Չնայած բակտերիալ ախտահարումը վնասակար է բույսերի համար, նրա սպիտակուցային ածանցյալը բոլորովին հակառակն է: «Իրականում, դրա օգտակար ազդեցությունների շրջանակը բավականին զարմանալի է», - ասում է Ալան Քոլմերը, բույսերի պաթոլոգիայի Քորնելի պրոֆեսոր և սպիտակուցի համահեղինակ::
Գյուղատնտեսության գիտնականները երկար ժամանակ փնտրում էին բույսերի պաշտպանական պատասխանի քիմիական հիմքը, որը կոչվում է գերզգայուն ռեակցիա, որը զարգանում է բույսի միջբջջային տարածություններում ներխուժող հարուցչի հետ անմիջական շփման մեջ գտնվող մի քանի բջիջներում: Օգտագործելով մոլեկուլային մուտագենեզ կոչվող տեխնիկան՝ Եվա Շտայնբերգերը (Քորնելի գիտությունների թեկնածու, 1988թ.) և Դեյվիդ Բաուերը (Կորնելի բ.գ.թ., 1990թ.), երկուսը
Գարեջրի ասպիրանտները հայտնաբերել են E. amylovora-ի մի շարք hrp (արտասանվում է «harp») գեներ: Այս գեները ներգրավված են և՛ հրդեհի բռնկման, և՛ գերզգայուն արձագանքի զարգացման մեջ, որը հիմնականում բույսերի բջիջների ինքնասպանությունն է, որոնք փորձում են կանխել հիվանդությունը:
Որոշակի hrp գենի սպիտակուցային արտադրանքը հարփինն է, որը հայտնաբերել են Beer's լաբորատորիայի հետազոտողները: Օրինակ, երբ տավիղը տեղադրվում է ծխախոտի, լոլիկի կամ խորդենի տերևների միջբջջային մի քանի տարածություններում, բույսերի բջիջները փլուզվում և մահանում են 24 ժամվա ընթացքում, կարծես բակտերիաներ են ներմուծվել:Փլուզված բույսերի բջիջները անշարժացնում են բակտերիաների բջիջները՝ կանխելով հետագա վարակի տարածումը։
Հարփինի հայտնագործությունը գլխավորել է Չժոնգմին Վեյը, որն այն ժամանակ եղել է Բիրի լաբորատորիայի հետդոկտորանտ և գիտաշխատող, իսկ այժմ՝ Eden Bioscience-ի հետազոտությունների գծով փոխնախագահ: Կոռնելի նախկին հետազոտողներ Ռոն Լաբին և Քեթի Զումոֆը մասնակցել են տավիղի սպիտակուցի նույնականացմանը՝ Բաուերի և Շենգ Յանգ Հեի հետ միասին, այնուհետև Քոլմերի լաբորատորիայի հետազոտողներ: Նրանց բացահայտումները զեկուցվել են Science ամսագրում (1992թ., հատոր 257, էջ 85-88) վերնագրով «Harpin-ի առաջացնող գերզգայուն արձագանքը, որն առաջացել է բույսերի պաթոգեն Erwinia amylovora-ի կողմից»::
Ի լրումն գերզգայուն արձագանքի, բույսերի պաթոլոգները պարզեցին, որ բույսերի բուժումը տավիղով առաջացրել է երկրորդ արձագանքը, որը կոչվում է համակարգային ձեռքբերովի դիմադրություն կամ SAR: Այս արձագանքը ապահովում է պաշտպանություն պաթոգենների լայն շրջանակից: Երբ Վեյը փորձեց վարակել տավիղով մշակված ծխախոտի բույսերը ծխախոտի բակտերիալ կամ վիրուսային պաթոգեններով, նա պարզեց, որ բույսերը մերժում են պաթոգենները:Թեև SAR-ը նախկինում նկարագրված էր գիտական գրականության մեջ, գիտնականները զարմացած էին, որ հարփինի սպիտակուցը խթանում է համակարգային դիմադրողականությունը՝ առանց բացասական հետևանքների:
Քորնելի և Էդենի հետազոտողները այնուհետև նկատեցին սպիտակուցի երրորդ կարևոր հատկանիշը. Հարփինով մշակված բույսերը աճեցին ավելի մեծ և արագ, քան այն բույսերը, որոնք չմշակվեցին սպիտակուցով, ինչը ենթադրում է, որ հնարավոր է ավելի բարձր բերքատվություն և ավելի վաղ հասունություն: Հետագայում այս ազդեցությունները հաստատվեցին Էդենի հետազոտողների կողմից Հյուսիսարևմտյան, Ֆլորիդայի, Կալիֆոռնիայի, Մեքսիկայի և հարավարևելյան մի քանի նահանգների դաշտային փորձարկումների ժամանակ: Աճողագործները պարզել են, որ տավիղն արագացնում է հասունացումը և բարելավում է բերքատվությունը այնպիսի բույսերի վրա, ինչպիսիք են բամբակը, ցիտրուսը, պղպեղը և լոլիկը:
Վերջապես Թոմաս Ա. Զիթերը՝ բույսերի պաթոլոգիայի Քորնելի պրոֆեսորը, գտավ սպիտակուցի չորրորդ հիմնական հատկանիշը: 1996-ին պղպեղի բույսերի վրա դաշտային փորձարկում կատարելիս նա նշեց, որ տավիղով մշակված բույսերը միջատների կողմից ավելի քիչ են վնասվել, քան սպիտակուցով չմշակված հսկիչ բույսերը:«Այդ ուսումնասիրությունը մեզ զգուշացրեց այն հնարավորության մասին, որ տավիղը դիմադրություն է առաջացնում միջատների նկատմամբ», - ասում է Բիրը:
«Դա իսկապես յուրահատուկ սպիտակուց է», - ասում է Գարեջուրը: «Երբ բակտերիայից մեկուսացված սպիտակուցը կիրառվում է բազմաթիվ տեսակի բույսերի վրա, զարգանում է պաթոգեն դիմադրություն և առաջանում են նաև այլ օգտակար ազդեցություններ»:
