Năng lực miễn dịch của thực vật

* Thực vật có năng lực miễn dịch như động vật để chống lại với các tác nhân gây bệnh hay không?

Vũ Thị Quyên, Thanh Miện, Hải Dương

Phản ứng miễn dịch của thực vật được kích hoạt nhờ protein NB-LRR khi các vật xâm nhiễm tạo ra một tín hiệu sinh hóa không bình thường. Thế giới các loài gây bệnh thực vật rất phong phú, chúng sử dụng các chiến lược khác nhau để tấn công vào cơ thể cây trồng. Những loài vi khuẩn gây bệnh xâm nhập qua đường khí khổng hoặc thủy khổng hoặc qua các vết thương để rồi sinh sôi nảy nở trong khoảng gian bào.

Các loài tuyến trùng (Nematodes), bọ rệp (aphids) thì dùng miệng chích hút sử dụng trực tiếp chất dinh dưỡng từ các tế bào thực vật. Nấm lại có khả năng xâm nhập trực tiếp qua các lớp tế bào biểu bì thực vật, hoặc bao phủ, xen cài hoặc xuyên sâu lớp biểu bì bằng hệ thống khuẩn ty của mình. Các loài nấm Oomycetes cộng sinh gây bệnh có thể phát triển giác mút (haustoria) của mình áp lên lớp màng tế bào vật chủ. Một cấu trúc giao tiếp được tạo thành từ sự tiếp xúc của lớp màng haustoria, chất nền ngoài bào và màng tế bào vật chủ để thực hiện các trao đổi trực tiếp giữa vật chủ và thể cộng sinh này.

Ngoài ra, tất cả những nhóm gây bệnh thực vật này đều tiêm vào tế bào thực vật những chất có độc lực để phù hợp với nhu cầu sinh trưởng của chúng. Không giống như động vật, các cây cối không có những tế bào bảo vệ linh hoạt và một hệ thống miễn dịch thích ứng nhanh nhạy. Thay vào đó, thực vật chủ yếu dựa vào đặc tính miễn dịch thụ động của từng tế bào và các chất truyền tin hệ thống được phát sinh từ những vị trí bị xâm nhiễm.

Về cơ bản thực vật có thể sử dụng hai hệ thống miễn dịch. Hệ thống thứ nhất là những thụ thể nhận biết cấu trúc xuyên màng (PRRs). Phân tử PRR có khả năng liên kết với những cấu trúc phân tử bảo thủ của các loài vật gây bệnh, ví dụ là các protein cấu trúc tiên mao.

Hệ thống thứ hai hoạt động chủ yếu bên trong tế bào, liên quan đến các protein NB-LRR đa hình được mã hóa bởi các gene R. Những protein này được gọi là NB-LRR là do chúng có các domain liên kết nucleotide (NB) và vùng lặp lại giàu leucine (LRR). Các chất xâm nhiễm từ các giới sinh vật gây bệnh khác nhau đều được nhận biết bởi protein NB-LRR và do đó kích hoạt cùng một loại phản ứng tự vệ. Khả năng kháng bệnh nhờ NB-LRR chỉ có hiệu quả đối với những vật gây bệnh ký sinh trong mô vật chủ nhưng không có tác dụng đối với những sinh vật phân hủy cấu trúc mô vật chủ trong quá trình xâm thực.

Tóm lại, các sinh vật gây bệnh thực vật đã tiến hóa theo nhiều cách khác nhau để gây hại đến quá trình sinh trưởng và sinh sản của cây cối. Để chống lại, thực vật sử dụng 2 hệ thống miễn dịch khác nhau. Cách thứ nhất là nhận biết và đáp ứng lại các phân tử phổ biến ở nhiều loại vi sinh vật khác nhau bao gồm cả những sinh vật không gây hại. Cơ chế thứ hai là phản ứng lại các nhân tố gây độc xâm nhiễm một cách trực tiếp hoặc thông qua hoạt động của chúng.