กล่าวกันว่าการสูญเสียผลผลิตทางการเกษตรของโลก 10 ถึง 15% เกิดจากโรคภัยไข้เจ็บ และเนื่องจากโรคพืช 70-80% เกิดจากเชื้อราเส้นใย การปกป้องพืชผลจากเชื้อราที่มีเส้นใยจึงเป็นปัญหาสำคัญในการเลี้ยงประชากรโลกอย่างมีประสิทธิภาพ เพื่อให้เชื้อราที่ทำให้เกิดโรคสามารถแพร่ระบาดในพืชได้ พวกมันจะต้องทำลายเซลล์ผิวหนังชั้นนอกของพืชและบุกรุกเข้าไปภายใน กล่าวอีกนัยหนึ่งเซลล์ผิวหนังชั้นนอกของพืชทำหน้าที่เป็นอุปสรรคแรกในการหยุดการโจมตีของเชื้อราที่ทำให้เกิดโรคในสิ่งแวดล้อม แล้วเซลล์ผิวหนังชั้นนอกมีหน้าที่ป้องกันแบบใด?
ที่น่าสนใจคือเป็นที่ทราบกันว่าหนังกำพร้าของพืชมีคลอโรพลาสต์ขนาดเล็กที่ไม่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์ด้วยแสงมากนัก อย่างไรก็ตาม มันไม่ชัดเจนว่ามันมีหน้าที่อะไร เหตุใดจึงมีคลอโรพลาสต์ขนาดเล็กในผิวหนังชั้นนอกของพืชที่ไม่มีส่วนช่วยในการสังเคราะห์แสงมากนัก?
ผู้ช่วยศาสตราจารย์ Hiroki Irieda จากคณะเกษตร มหาวิทยาลัย Shinshu และศาสตราจารย์ Yoshitaka Takano บัณฑิตวิทยาลัยเกษตร มหาวิทยาลัยเกียวโต พบว่าคลอโรพลาสต์ขนาดเล็กในผิวหนังชั้นนอกของพืชควบคุมการเข้ามาของเชื้อราที่ก่อโรค ทั้งคู่ค้นพบว่าคลอโรพลาสต์ขนาดเล็กเคลื่อนที่ภายในเซลล์อย่างมากไปยังชั้นผิวเพื่อตอบสนองต่อการโจมตีของเชื้อราและมีส่วนร่วมในการตอบสนองต่อการป้องกันดังกล่าว
ในการศึกษานี้ ทั้งคู่ได้ศึกษาชนิดของเชื้อราที่ทำให้เกิดโรคที่คลอโรพลาสต์ในผิวหนังชั้นนอกตอบสนองต่อเชื้อรา เป็นผลให้พวกเขาพบว่าเชื้อราเส้นใยที่ทำให้เกิดโรคหลายชนิดทำให้เกิดการย้ายถิ่นของคลอโรพลาสต์ที่ผิวหนัง ที่น่าสนใจคือ ยังพบว่าเชื้อราที่เป็นเส้นใยที่ทำให้เกิดโรคเหล่านี้เรียกว่า 'ไม่ดัดแปลง' และถูกขัดขวางจากการบุกรุกเซลล์ผิวหนังชั้นนอก ในทางกลับกัน เชื้อราก่อโรคที่ดัดแปลงแล้วมีแนวโน้มที่จะบุกรุกผิวหนังชั้นนอกในพืชที่คลอโรพลาสต์ของผิวหนังหยุดย้ายไปยังชั้นผิว
ต่อมา พวกเขาประสบความสำเร็จในการค้นหาโปรตีนจากพืชที่เกี่ยวข้องกับการย้ายถิ่นของคลอโรพลาสต์ของผิวหนังชั้นนอก เมื่อพืชที่ผลิตโปรตีนนี้มากเกินไปถูกสร้างขึ้นโดยการแนะนำการถ่ายโอนยีน คลอโรพลาสต์ของผิวหนังชั้นนอกจะไม่เคลื่อนไปยังชั้นผิวเพื่อต่อต้านเชื้อราที่เป็นเส้นใยที่ทำให้เกิดโรค ในพืชดัดแปรพันธุกรรมนี้ ภูมิคุ้มกันต่อการบุกรุกของเชื้อราเส้นใยที่ทำให้เกิดโรคจะลดลง นอกจากนี้ยังพบว่าเชื้อราที่ทำให้เกิดโรคมีแนวโน้มที่จะบุกรุกผิวหนังชั้นนอกในพืชที่คลอโรพลาสต์ในชั้นหนังกำพร้าหยุดการย้ายถิ่นไปยังชั้นผิว ผลลัพธ์เหล่านี้บ่งชี้ว่าการอพยพของคลอโรพลาสต์ของผิวหนังชั้นนอกไปยังชั้นผิวเกี่ยวข้องกับการตอบสนองการป้องกันที่ขัดขวางการบุกรุกของเชื้อราที่ทำให้เกิดโรค
อ่านบทความฉบับเต็มได้ที่ www.phys.org