۵-۵- نتیجه گیری نهایی

با توجه به نتایج به دست آمده در این پژوهش مشخص گردید در گیاهان آرابیدوپسیس پاسخ های دفاعی در همکنش با باکتری Pss بسیار سریع اتفاق افتاده و زود گذر می باشد. به طوریکه ابتدا واکنش های دفاعی پاسخ دهنده به مسیر سیگنالینگ هورمون سالیسیلیک اسید اتفاق افتاده و گیاه از طریق مسیر مقاومت سیستمیک اکتسابی به بیمارگر Pss پاسخ داده است، که نشان دهنده ارجحیت این مسیر نسبت به مسیرهای دفاعی وابسته به هورمون جاسمونیک اسید در واکنش های دفاعی علیه بیمارگر Pss می باشد. در روز دوم بعداز مایه زنی، بلافاصله دفاع وابسته به هورمون جاسمونیک اسید فعال می شود و به دلیل گفتگوی متقابل بین مسیرهای وابسته به سالیسیلیک اسید و جاسمونیک اسید، مسیر دفاعی وابسته به سالیسیلیک اسید سرکوب می شود که احتمالا به دو دلیل می باشد: ۱- مدل زیگزاگی گیاهان برای تشخیص بیمارگرها بدین صورت که ابتدا گیاهان الگوهای مولکولی وابسته به بیمارگر را شناسایی نموده و پاسخ های دفاعی فعال می شوند. سپس بیمارگر برای سرکوب مقاومت گیاه یکسری افکتورهای بیماریزایی را به درون سلول های گیاه تزریق می کند و در این زمان، این افکتورهای ترشح شده توسط بیمارگر نیز توسط گیاه تشخیص داده شده و مقاومت ایجاد می گردد. ۲- به دلیل درگیر بودن برخی ژن های پاسخ دهنده به هورمون جاسمونیک اسید در مسیرهای فتوسنتز و تولید انرژی در گیاه، خصوصا در مورد ژن LOX2 که نقش دوگانه ای هم در مسیرهای پاسخ دفاعی وابسته به هورمون JA و هم در فتوسنتز گیاهان دارد و نیز تاثیر مستقیمی که این ژن بر تولید JA از مسیر اکتادکانوئید در گیاه دارد، این ژن ها پس از تشخیص بیمارگر از مسیر دفاعی وابسته به هورمون سالیسیلیک اسید، برای جبران انرژی از دست رفته گیاه، سریعا افزایش بیان داشته اند. در روز سوم بعد از مایه زنی، پس از تشخیص بیمارگر و برگشت شرایط و فعالیت های گیاه به حالت عادی، به منظور صرفه جویی و همچنین جلوگیری از هزینه انرژی زیاد در گیاه، میزان بیان تمام ژن های مورد بررسی قرار گرفته به حالت اولیه خود بازگشته است. تغییرات بیان ژن PDF1.2 نسبت به بقیه ژن های مورد بررسی قرار گرفته در این پژوهش، چه در مرحله رویشی و چه مرحله زایشی گیاهان، کمتر می باشد که به دلیل ماهیت بیمارگر Pss می باشد. به طور کلی تغییرات بیان ژن ها در مرحله زایشی گیاهان نسبت به مرحله رویشی به دلیل بیشتر بودن جمعیت باکتری Pss و همچنین مقاومت بیشتر گیاهان در فاز زایشی، شدیدتر می باشد.

۵-۵-۱- دو فرضیه احتمالی برای بیان مسیر وابسته به JA بلافاصله بعد از مسیر وابسته به SA :

۱- مقاومت در چندین مرحله تحت تأثیر حضور بیمارگر قرار می گیرد. در ابتدا گیاه الگوهای مولکولی وابسته به بیمارگر را شناسایی نموده و سبب القا مسیر وابسته به SA می شود. در ادامه باکتری Pss برای ایجاد بیماری در گیاه، یک سری افکتورهای بیماریزایی را به داخل سلول های گیاه می فرستد که سبب سرکوب مسیر دفاعی وابسته به SA می شود. با این وجود، این افکتورها نیز به وسیله گیرنده های درون سلولی میزبان تشخیص داده شده و پاسخ ایمنی را فعال می کنند. (Jones and Dangel, 2006; Gimenez-Ibanez and Rathjen, 2010). برخی از این افکتورها در ادامه شرح داده می شود.
به طور مثال باکتری Pseudomonas syringae با بیان افکتور AvrPtoB در گیاه میزبان، میزان هورمون ABA را افزایش می دهد. افزایش این هورمون باعث جلوگیری از رسوب کالوز و همچنین سرکوب رونوشت ژن های دفاعی القا شده توسط الگوهای مولکولی وابسته به بیمارگر PIGs)) (PAMPs Induced Genes) می شود (De Torres et al., ۲۰۰۶). علاوه براین ABA از تجمع SA و بیان ژن های درگیر در دفاع پایه ای (ذاتی) گیاه نیز جلوگیری می کند (De Torres-Zabala et al., ۲۰۰۷; Mohr and Cahill, 2007).
همچنین مشخص شده است که اکسین نیز پرآزاری را افزایش می دهد که احتمالا از طریق سرکوب ژن های دفاعی میزبان صورت می گیرد. نشان داده شده است که تیمار گیاهان با اکسین باعث سرکوب بیان ژن های دفاعی القا شده توسط SA می شود(Wang et al., ۲۰۰۷) . بنابراین اکسین نیز ممکن است حمله بیوتروف ها را بوسیله سرکوب دفاع های مرتبط با SA گسترش دهد. اکسین پرآزاری بیمارگر را افزایش می دهد به این دلیل که یک هورمون گسترش دهنده رشد می تواند برای بیمارگرهای بیوتروفی که روی سلول های زنده میزبان تغذیه می کنند مفید باشد. شاید بهترین مثال باکتری اگروباکتریوم(Agrobacterium tumefaciens) باشد، که از اکسین و هورمون های دیگر برای تحریک رشد و تقسیم سلول ها استفاده می کند. همچنین بیمارگرها ممکن است مستقیما روی بیوسنتز اکسین میزبان اثر بگذارند. بعنوان مثال، بیان زیاد افکتور پروتئینی AvrRpt2 باکتری Pseudomonas syringae در گیاهان منجر به فنوتیپ های مورفولوژیکی می شود که معمولا با تغییرات هموستازی اکسین همراه هستند (Chen et al., ۲۰۰۷). در واقع، بیان زیاد AvrRpt2، بیوسنتز اکسین را افزایش داده و بیان ژن های پاسخ دهنده به اکسین را فعال می کند. علاوه براین، کاربرد خارجی اکسین بر روی گیاهان حساسیت به Pseudomonas syringae را افزایش می دهد در حالی که گیاهان موتانت ناتوان در سیگنالینگ اکسین، از افزایش مقاومت جلوگیری می کنند (Navarro et al., ۲۰۰۶; Chen et al., ۲۰۰۷; Wang et al., ۲۰۰۷). این اطلاعات قویا نشان می دهد که، اکسین نیز در گسترش بیماریزایی موثر است.
در گیاهان دارای ژن های مقاومت (R-Genes) افکتورهای بیماریزایی ترشح شده توسط بیمارگر، توسط گیاه شناسایی شده و منجر به مقاومت گیاه در برابر بیمارگر Pseudomonas syringae می شود.
۲- به دلیل صرف انرژی در مراحل اولیه القای مسیر وابسته به SA برای ایجاد مقاومت گیاه در برابر بیمارگر Pss، در مراحل بعد از آن و پس از شناسایی Pss توسط گیاه، گیاه دچار کمبود انرژی شده که برای جبران آن دست به کار می شود و یک سری از ژن هایی را که سبب تولید انرژی در گیاه می شوند را بیان می کند مانند LOX2 و VSP2. در ادامه به بررسی برخی از تحقیقات انجام گرفته در این زمینه اشاره می شود.
در طول سال های گذشته نقش متابولیسم های اولیه طی همکنش های بیمارگر-گیاه برای حمایت پیش نیازهای انرژی سلولی برای پاسخ های دفاعی گیاه نشان داده شده است (Bolton, 2009; Kangasjarvi et al., ۲۰۱۲). طی فعال کردن پاسخ های دفاعی گیاه برای بیان صدها ژن از مسیرهای دفاعی متعدد، انرژی حیاتی است (Scheideler et al., ۲۰۰۲). علاوه بر این پاسخ های دفاعی یک هزینه سازگاری را به گیاه تحمیل می کنند. نشان داده شده است که گیاهان آرابیدوپسیس موتانت از لحاظ بیان پاسخ های دفاعی، از رشد بازمانده اند و باروری اشان تقلیل یافته است، در صورتی که گیاهان موتانتی که در مسیرهای سیگنالینگ دفاعی ناقص هستند بلندتر هستند (Heil and Baldwin, 2002). بنابراین نشان می دهد که به منظور ایجاد بالانس انرژی مناسب برای دفاع، انرژی لازم برای افزایش بیان ژن های مسیرهای مرتبط با دفاع توسط کاهش بیان ژن های دخیل در مسیرهای متابولیکی دیگر جبران شده است. این فرآیندها با این نظریه سازگار است که “ژن های درگیر در فتوسنتز و بیوسنتز کلروفیل بعداز چالش با بیمارگرهای پرآزار و ناپرآزار و همچنین الیسیتورهای تولیدی توسط بیمارگر کاهش می یابند” (Scholes and Rolfe, 1996; Ehness et al., ۱۹۹۷; Mouly et al., ۱۹۹۸; Berger et al., ۲۰۰۴; Swarbrick et al., ۲۰۰۶; Truman et al., ۲۰۰۶; Denoux et al., ۲۰۰۸; Bilgin et al., ۲۰۱۰). جالب توجه اینکه، هنگام مکان یابی کلروفیل در همکنش های گوناگون گیاه- بیمارگر نشان داده شده است که به صورت موضعی در محل آلودگی و بافت های مرتبط اطراف آن تغییراتی در فتوسنتز گیاه صورت می گیرد (Berger et al., ۲۰۰۴; Scharte et al., ۲۰۰۵; Bonfig et al., ۲۰۰۶) و کاهش در فتوسنتز بعد از مایه زنی با یک سویه ناپرآزار، سریع تر و بیشتر ارائه شده است (Scharte et al., ۲۰۰۵; Bonfig et al., ۲۰۰۶). اگرچه واکنش های نوری طی فتوسنتز عناصر اکسیژن فعال (ROS) کلروپلاستی تولید می کند که می تواند برای پاسخ های دفاعی استفاده شود، ولی کاهش میزان فتوسنتز غیر عادی است (Zeier et al., ۲۰۰۴; Zurbriggen et al., ۲۰۰۹) و شواهد آزمایشگاهی برای توجیه این اتفاق وجود ندارد. با این حال دو مکانیسم احتمالی پیشنهاد شده است: ۱- سرکوب بیماریزایی ارائه شده توسط افکتورهای بیمارگر .(Trumanetal., 2006) 2- بازخورد تنظیم غیر مستقیم توسط سیگنال های قندی (Herbers et al., ۱۹۹۶a; Scharte et al., ۲۰۰۵; Rolland et al., ۲۰۰۶). صرف نظر از مکانیسم، کاهش فتوسنتز احتمالا مصرف انرژی ناشی ازافزایش بیان مسیرهای دیگر را کاهش می دهد. برای مثال انرژی می تواند توسط افزایش فعالیت های متابولیسم تنفسی، برگشت (invertase)دیواره سلولی و انتقال کربوهیدرات(Scharte et al., ۲۰۰۵; Essmann et al., ۲۰۰۸) بدست آید، مانند یک تغییر متابولیکی از منبع به سینک ممکن است بیان ژن های مرتبط با دفاع و تولید متابولیت های ثانویه گیاه مانند فایتوالکسین ها را افزایش دهد (Bolton, 2009).

پیشنهادات

با توجه به نتایج به دست آمده از این پژوهش و سوالاتی که در زمینه فعالیت مکانیسم های دفاعی گیاهان در ذهن تداعی می شود، چند پیشنهاد کلی جهت بررسی های بیشتر در پژوهش های بعدی ارائه می شود:
بررسی میزان بیان تعداد بیشتری از ژن های دخیل در ایجاد مقاومت علیه باکتری Pss
بررسی میزان هورمون های آبسیزیک اسید و همچنین اکسین و یا میزان بیان ژن های دخیل در مسیرهای این هورمون ها در مقاومت علیه باکتری Pss
بررسی آنزیم های دفاعی مختلف در بافت های گیاهان آرابیدوپسیس پس از مایه زنی با باکتری Pss
بررسی بیان ژن های مرتبط با دفاع در گیاهان میزبان باکتری Pss
بررسی پاسخ های دفاعی گیاهان زراعی و استراتژیک مانند گندم و … پس از مایه زنی با باکتری Pss
استفاده از القاگرهای شیمیایی ایجاد کننده مقاومت در گیاهان و بررسی تاثیر آنها بر روی مقاومت گیاه علیه بیمارگر Pss
بررسی تیمارهای هورمونی و بیان ژن های دفاعی پس از آن
تولید گیاهان ترانسژنیک با هدف افزایش بیان ژن های دفاعی و مقاومت در برابر بیمارگرها

منابع

افیونیان، م. و صحراگرد، ن. ۱۳۷۵. بروز بلایت باکتریایی برگ گندم در شهرکرد. مجله بیماری های گیاهی، ۳۲:۵۲٫
بهار، م. مجتهدی، ح. و اخیانی، ا. ۱۳۶۱. شانکر باکتریایی درختان زردآلو در اصفهان. مجله بیماری های گیاهی، ۱۸: ۶۸-۵۸٫
مزارعی، م. و قاسمی، ع. ۱۳۷۲. شناسایی و بررسی تغییرات فصلی جمعیت باکتری های مولد هسته یخ درختان میوه هسته دار در شاهرود. مجله بیماری های گیاهی، ۲۹: ۱۴۶-۱۴۰٫
نیک نژاد کاظم پور، م. ۱۳۸۰. مطالعه بقای باکتری Pseudomonas syringae در گیاه و خاک. مجله دانش کشاورزی، ۱۱: ۹۱-۷۷٫