بخشی از مقاله
تحريک سيستم هاي دفاعي گياه در برابر عوامل بيماريزاي گياهي
مقدمه
پدیده القاء مقاومت در گیاهان از طریق پاتوژنها اولین باردر سال 1901 توسط ری و بواری شناخته و در دهه 1960 شواهد متقاعد کننده ای پیرامون این موضوع با بررسی القا مقاومت توسط ویروس TMV درگیاه توتون ارایه شد. امروزه این تحقیقات طیف گسترده تری یافته است. القاء مقاومت به مفهوم بیشتر شدن مقاومت گیاهانی است که در حالت عادی حساس به بیماری هستند، بدون اینکه ساختار ژنتیکی این گیاهان
از طریق اصلاح نژاد یا مهندسی ژنتیک تغییر کند. مقاومت القایی یک روش محافظت بیولوژیک محسوب می شود که هدف آن محدود کردن بیمارگر نیست، بلکه فعال کردن گیاه می باشد. ایده اصلی مربوط به بیان ژنهایی است که ایجاد مقاومت کرده ، ولی بطور معمول بیان نمی شوند. مگر اینکه یک تیمار القاء کننده مقاومت آنها را فعال کند و یا بیان آنها را افزایش دهد . القاء مقاومت در گیاه شدیداً تحت تأثیر شرایط محیطی به ویژه نور و درجه حرارت در طول شبانه روز ووضعیت رشد
می باشد. به طورکلی القاء مقاومت در گیاهان با استفاده ازمحرک های زنده یا غیر زنده و یا استفاده از رقم های گیاهی ناسازگار با بیمارگر، از جمله راهکارهای مورد توجه محققان در مدیریت آفات و بیماریهای گیاهی می باشد. تاکنون اثر القاء کنندگی قارچهایی نظیر Colletotrichum lindemuthianum گونه های غیربیماریزایFusarium ، Rhizoctonia و جدایه های sp. Trichoderma و باکتریهای حمایت کننده رشد گیاه ( PGPR ) مورد بررسی قرار گرفته است.
تاریخچه
مقاومت القایی در گیاهان اولین بار در سال 1901 توسط ری و بواری شناخته شد.چستر در سال 1930 مطالعات صورت گرفته تا آن زمان را سازمان دهی نمود و با بررسی مشاهدات خود پیشنهاد کرد که این پدیده به طور طبیعی در محافظت گیاه نقش مهمی را ایفا می کند.
در دهه 1960 شواهد متقاعد کننده ای پیرامون این موضوع ارائه شد. (Cruickshank and Mandryk 1960,Ross 1961a;Ross 1961 b;Mandryk 1963).
آزمایشات گلخانه ای و مزرعه ای که در آزمایشگاه Kuc و همکارانش صورت گرفت زمینه ی لازم را جهت دریافت صحیح از مفهوم مقاومت القایی به عنوان یک ابزار در علم گیاهپزشکی فراهم کرد.(Kuc,2001)و این امر توسط عده ی زیادی از مولفان در سراسر دنیا موردحمایت قرار گرفت. Rossدر1961 در نتیجه آزمایشات کنترل شده خود بر روی ویروس TMV در گیاه توتون، اصطلاحات مقاومت اکتسابی موضعی (LAR ) و مقاومت اکتسابی سیستمیک ( SAR ) را عنوان کرد.
امروزه اغلب روش های مورد استفاده در عرصه ی علم گیاهپزشکی علیه پاتوژنها و آفات با کاربرد سموم شیمیایی در ارتباط بوده در حالی که سلامت انسان و محیط زیست را تهدید
می کند.پدیده مقاومت القایی ، که مکانیزم دفاعی طبیعی گیاه را فعال می کند می تواند به عنوان یک جایگزین غیر سنتی و دوستدار محیط زیست در این عرصه مورد بهره برداری قرار گیرد و این مقدمه ای است برای سایر فعالیت های کشاورزی که قادر است کاربرد کنترل شیمیایی را کاهش دهد و به این ترتیب در گسترش کشاورزی پایدار نقش داشته باشد.(Edreva,2004)
مقاومت در گیاهان
گیاهان همواره در تعامل با بسیاری از عوامل زنده و غیر زنده از جمله بیمارگرها میباشند.
اما به ندرت تعداد کمی ازآنها قادر به ایجاد بیماری روی گیاه هستند و علت شکست بسیاری از این عوامل در ایجاد بیماری وجود سدهای دفاعی گیاه می باشد.
مقاومت اولیه (Basic resistance)
گیاهان دارای سدهای دفاعی ساختمانی و شیمیایی از پیش ساخته شده در بافت ها و
سلول های خود هستند ، به طوری که اغلب بیمارگرها قادر به غلبه بر این سدها نمی باشند.
مقاومت میزبانی (Host resistance)
پس از تشخیص عوامل توسط میزبان مکانیزم های دفاعی به صورت موضعی و سیستمیک، قسمت های مختلف گیاه را محافظت می نماید.تا کنون عوامل متعددی در گیاهان تحت عنوان مکانیسم های دفاعی معرفی شده اند.از جمله می توان به سنتز و ترشح مواد فنلی داخل و خارج سلول ، سنتز فیتوالکسین ها ، پروتئین های مرتبط با بیماریزایی ، سنتز گلیکو پروتئین های غنی از اسید آمینه مانند هیدروکسی پرولین (HPRG) یا هیدروکسی گلیستین(HGRG)..
مفهوم مقاومت القایی
القاء مقاومت به مفهوم بیشتر شدن مقاومت گیاهانی است که در حالت عادی به بیماری حساس بوده، بدون اینکه ساختار ژنتیکی این گیاهان از طریق اصلاح نژاد یا مهندسی ژنتیک دچار تغییر شود.
ایده اصلی مربوط به بیان ژنهایی است که ایجاد مقاومت کرده ولی به طور معمول بیان نمی شود، مگر اینکه یک تیمار القاء کننده مقاومت آنها را فعال کند و یا بیان آنها را افزایش دهدSteiner &) (Schonbek,1995بنا براین در مقاومت القایی یک محرک واکنش های دفاعی گیاه در برابر بیمارگر را از نظر زمانی یا مقدار ، ات چند برابر افزایش می دهد (Daayf et al.,1997) به این ترتیب درجه بالاتری از مقاومت در مدت زمان کوتاهی در گیاه ایجاد می شود ، در حالی که روش های مرسوم اصلاح نباتات نیاز به زمان طولانی دارد و معمولا بر سایر خصوصیات مطلوب گیاه (عملکرد و کیفیت )تاثیر منفی می گذارد.
مقاومت القایی یک روش محافظت بیولوژیک است که هدف آن محدود کردن بیمارگر نیست، بلکه فعال کردن گیاه است.تفاوت آن با حفاظت تقاطعی در این است که؛ مقاومت ایجاد شده اختصاصی نیست و از این نظر که یک واکنش فعال گیاهی در مقاومت دخالت دارد از آنتاگونیسم نیز متفاوت است. همچنین با توجه به سمی نبودن عوامل القاء کننده برای بیمارگر از روشهای مبارزه ی شیمیایی می گردد. (Steiner & Schonbeck,1995;Gorlach et al.,1996).
گیاه تلقیح شده نسبت به گیاه تلقیح نشده و عادی مقاوم تر می باشد.علاوه بر پاتوژن ها ، محرک های دیگری نظیر ترکیبات شیمیایی غیر سمی وجود دارد که در ایجاد مقاومت القایی موثر می باشند.
یکی از خصوصیات این پدیده عمومی بودن آن می باشد. القاء مقاومت در گیاهان گاهی با ایمن سازی یا واکسیناسیون در حیوانات مقایسه می شود . اگرچه اصطلاح (ایمن سازی)در مورد روش هایی به کار
می رود که جهت بهبود ظرفیت دفاعی در گیاه مورد استفاده قرار می گیرند ، اما به واکسیناسیون در مهره داران شبیه می باشد . علاوه بر آن ، پایداری کمتری دارد و از روی دادن بیماری ممانعت می کند اما به طور کلی قادر است محدوده ی گسترش آن را کاهش دهد .(Hammerschmidt et al., 2001).
اصطلاح مقاومت القایی Induced Resistance (IR) تقریباٌ هم معنی با مقاومت اکتسابی (AR) به کار می رود .با توجه با این تعریف ، مقاومت القایی می تواند سیستمیک یا موضعی باشد. در اوایل دهه ی 1960 ، Ross در نتیجه ی آزمایشات کنترل شده ی خود بر روی tobacco- TMV توانست اصطلاحات LAR (1961a ) و SAR (1961 b) را تعریف کند . او برگ های cv. Xanthi nc را مورد تلقیح قرار داد .
واکنش فوق حساسیت به TMV مشاهده شد و به دنبال مایه کوبی لکه های نکروتیک موضعی کوچکی تشکیل شد. تلقیح ثانویه روی همان برگ پس از چند روز انجام شد و علائم کوچکتر و کمتری نسبت به مرحله قبل روئیت شد. این پدیده را LAR نام گذاری کرد.
(Ross,1961 a). در ادامه ی این آزمایشات او موفق شد که مقاومت القایی سیستمیک را در مورد TMV در برگ های بالایی گیاه ، از طریق تلقیح اولیه ی برگ های پایینی توسط ویروس نشان دهد و این پدیده به نام SAR شناخته شد.(Ross,1961 b).
Cruickshank و Mandryk (1960) اولین بار پدیده SAR را در توتون با القاء توسط یک قارچ گزارش کردند.
داده ها نشان داد که SAR در برابر قارچ Peronospora tabacina پس از تلقیح ثانویه برگ های بالایی در صورتی که برگ های پایینی 14-21 روز قبل تلقیح شده باشند ، بیان می شود.قابل توجه است که تلقیح با Peronospora tabacina ، SAR را نه تنها در برابر سایر قارچ ها بلکه نسبت به TMV نیز القاء می کند (Mandryk,1963). اخیراٌ ،
اصطلاح مقاومت القایی سیستمیک (ISR) که در برگ های گیاه بروز می کند به وسیله ی تلقیح ریشه ها توسط Rhizobacter های غیر بیماریزا صورت می گیرد . این نوع مقاومت القایی اولین بار در گیاه Arabidopsis گزارش شد که توسط کلنی ریشه – باکتری غیر پاتوژن Pseudomonas fluorescens انجام شد ، برگ های این گیاه در برابر پاتوژن باکتریایی برگی syrigae pv. Tomato P.مقاومت پیدا کرد. (Pieterse et al.,1998)
در تمام موارد مقاومت القایی (IR) سلسله ای از پیام ها ایجاد می شود که اطلاعات را از یک سوی درمان اولیه به بافت های مجاور (LAR)یا به بافت های دورتر (ISR , SAR) منتقل می کند. زمان وقفه بین تلقیح اولیه . ثانویه شرط لازم برای بیان اثر مقاومت القایی می باشد.
طول مدت این دوره در ارسال پیام ها دارای اهمیت است چرا که باید به بافت های تلقیح نشده منتقل شوند و باید نیروی دفاعی در این بافت ها را به جریان انداخته و گسترش دهد. (Kuc,1987;Schneider et al.,1996;Benhamou and Picard,1999;Kuc 2001).
انواع مقاومت القایی در گیاه
باید توجه داشت انواع مقاومت های القایی بیان شده در متن ، پدیده های جدا از هم نیستند بلکه با بررسی های صورت گرفته ، مسیر های مشترکی میان آنهامشاهده شده است .
(1Local acquired resistance (LAR):
مقاومت اکتسابی موضعی؛ در محل حمله ی پاتوژن به صورت واکنش های فوق حساسیت بروز می کند.
(2Systemic acquired resistance (SAR):
مقاومت اکتسابی سیستمیک؛ در پاسخ به حمله پاتوژن در تمام اندام های گیاه بیان می شود.
(3Chemical activated (SAR):
مقاومت اکتسابی (فعال شده) سیستمیک که توسط ترکیبات شیمیایی فعال می شود.
(4Induced systemic resistance (ISR):
مقاومت القایی سیستمیک؛ که به وسیله باکتریهای حمایت کننده رشد گیاه (PGPR) القاء شده و به صورت سیستمیک بیان می شود.
5)Systemic wounding response (SWR):
این نوع مقاومت در پی زخمی شدن گیاه در اثر تغذیه حشرات گیاهخوار با القاء بازدارنده های آنزیم پروتئیناز به صورت سیستمیک در گیاه ایجاد می شود.
(6Systemic gene silencing (SGS):
یک اصطلاح رایج برای مقاومت سیستمیک در گیاه نسبت به ویروسها می باشد.
مقاومت اکتسابی موضعی(Local Acquired Resistance)
اين مقاومت (LAR ) در بافتها در مجاورت لكه های ناشی از واکنش فوق حساسیت كه در اثر
حمله ي پاتوژن بوجود آمده ، بسيار سريع اتفاق مي افتد .
LAR در فاصله و مدت كوتاهي به سادگي مي تواند به SAR تبديل شود ، اما اثرات و شواهد نشان مي دهد كه حداقل قسمتي از مكانيسم آن متفاوت است . دقيقا" در نقطه اي كه پاتوژن در تماس با گياه قرار مي گيرد ، فرستنده هاي پاتوژن قادر خواهند بود تا با گيرنده هاي گياه ارتباط متقابل برقرار كنند ، مثل پروتئين هاي leucine- rich-repeat كه در سلول هاي جانوري يافت نمي شوند
(از طريق يك راه تبديل انرژي كه هنوز روشن و مشخص نيست ولي احتمالا" شامل Ca 2+ و يا پروتئين kinases است) . توليد پراكسيد هيدروژن احتمالا" توسط يك NADPH اكسيداز ، كه تقريبا" شبيه فاگوسيت هايي است كه در پستانداران يافت می شود ، راه اندازي و اجرا مي گردد.
اين پراكسيد هم سلول را از بين مي برد و هم ميتواند موجب سنتز اسيد ساليسيلک (SA)شود . اسيد ساليسيليك در مرگ سلول هاي فوق حساس دخيل است: كه ممكن است مستلزم وجود يك چرخه ي واكنشي مثبت همراه با پر اكسيد ، از طريق ممانعت از حضور كاتالاز باشد ، و براي مرگ سلول ها در ژن هاي جهش يافته ي (موتانت ها)LSD (lesions simulating disease ) با شماره هاي 1 و6 و 7 مهم و ضروري به نظر مي رسد . اگر اسيد ساليسيليك در غلظت هاي كافي و مناسب تهيه گردد، ممكن است قادر باشد مقاومت اكتسابي موضعي را در بافتهاي زنده ي مجاور بدون نياز به پيام هاي (سيگنال) حقيقي سيستميك ضمني در SAR ، القا كند .
مقاومت اکتسابی سیستمیکSystemic Acquired Resistance))
توسط بیمارگرها القاء می گردد . هنگامی که گیاهان به صورت موضعی به یک بیمارگر نکروززا یا یک غیر بیمار گر آلوده شوند معمولاً یک مقاومت یا طیف وسیعی و طولانی مدتی در برابر آلودگی ها ی بعدی ایجاد می کنند . این نوع مقاومت حدود یک قرن پیش شناخته شد .
(Kessmann et al.1996)خصوصیت عمومی این نوع مقاومت آن است که نکروز موضعی برای القاء آن لازم است و به طور معمول با افزایش پروتئین های مرتبط با بیماریزایی (PR) و لیگنینی شدن ارتباط دارد .(Conti et al.1990)همچنین بر علیه طیف وسیعی از بیمارگرها و نه فقط بیمارگر محرک موثر است .(Gorlach et al .1996)
SAR نوعی از مقاومت است که در بافت های دورتر از محل نفوذ ناموفق يك پاتوژن بروز می کند و در برابر طيف وسيعي از پاتوژن ها بیان مي شود .(نه فقط در برابر يك پاتوژن).
از اين روSAR با تاثير رقابتي اختصاصي پاتوژن متفاوت است يعني يك نژاد ضعيف از پاتوژن ممكن است كاملا" خلاف يك نژاد قويتر از همان پاتوژن عمل كند .
SAR داراي سه بخش اصلي است:
1) جمع آوري و انباشت پروتئين هايPR
2) چوبي شدن و روي هم قرار گرفتن ديواره هاي سلولي بافت هاي دور ازمحل بروز HR
3) پديده ي خارق العاده يConditioning
پروتئين هايPR درواقع پروتئين هایی هستند که بعد ازحمله ي پاتوژن و در شرايط اين چنینی به صورت تجمع یافته ظاهر می شوند كه شامل موارد زیر می باشند :
• . PR-1 : يك پروتئين ضد قارچي با عملکردی ناشناخته
• PR-2 : يك گروه از β-1,3- glucanases با فعاليتي ضد قارچي
• . PR-3 : گروهي از كيتينازهاي ضد قارچي و ليزوزوم هاي ضد باكتريائي
• PR-5 : اسمتيني (osmotin) مشابهthaumatin
• . پروتئيناز ها ، a – آميلاز ها ، پراكسيداز ها و سيستئين و پروتئين glucine – rich
پروتئين هايPR هم در تك لپه اي ها و هم در دو لپه اي ها تجمع مي ابند و فعاليت ضد ميكروبي آنها به اثبات رسیده است .
PR-1 به طور قابل ملاحظه اي اثر و نفوذ مقاومت اكتسابي سيستميك را در بافتهاي توتون علیه
Peronospora tabacina كاهش مي دهد و بيان 1,3- glucanaseβ و كيتيناز در مقاومت اكتسابي سيستميك در بافتهاي توتون علیه Rhizoctonia solani موثر است .اين آنزيمها،همچنين اثر سينرژيست بر يكديگر و هم با PR-1 از خود نشان دادند .
و انباشت پروتئين هايPR به عنوان يك ماركر براي نشان دادن مقاومت اكتسابي سيستميك در بافت هامی باشد . گرچه آنها به طور مستقیم در واکنش متقابل به پاتوزن ها در سلول ها تولید می شوند.
لیگنین
بيوسنتز مقدماتي و پليمريزاسيون ليگنين، اغلب به عنوان بخشي ازSAR ناديده گرفته مي شود . اما PAL (phenyl ammonia lyase ) در بيشتر بافتهاي متحمل واكنش مقاومت القا مي شود كه مقدمات و زمينه را براي سنتز ليگنين و همچنين فنوليك ها ، ايزوفلاونوئيدفيتوالكسين ها ، كومارين ها و ساليسيليك اسيد فراهم مي كند.
شكل قديمي ليگنين و ساير فنوليك ها ، خود به طور مستقيم براي پاتوژن ها سمي هستند و پلي مريزاسيون آنها ديواره هاي سلولي را در برابر نفوذ و تحليل رفتن ، سخت و محكم مي سازد .
در خيار ، واکنش فوق حساسیت (HR) در بافت هاي که SAR بیان شده است ظاهر می شود و به جای ایجاد بافت مردگي (نكروز) در برابر حمله ی پاتوژن ،ديواره ي سلولي در ناحیه ی زیر جرم تيوب پاتوژن ،به شدت چوبي مي شود تا از ورود و پیشروی بیشتر آن جلوگيري كند.
علاوه بر چوبي شدن ، برخي از پروتئين هاي PR ، که جزئي از ديواره سلولي بوده ( مانند glycine - rich glycoproteins ) و با پراکسیدازها پیوند برقرار می کنند، قدرت و توانائي ديواره ي سلولي را بیشترافزايش مي دهد.
CONDITIONING
به موجب آن پاتوژني که در بافت های مواجه با SAR نفوذ می کند ، با واكنشي سريعتر و موثرتر از طرف گیاه نسبت به بافت های فاقد SAR روبرو خواهد شد. این واکنش همچنين ممكن است در سطح پايين تري از فرستنده ها نیز رخ دهد،
و در شرایط بدون حضور و دخالت عامل بيماريزا نيز اتفاق بيفتد . در كشت سلول هاي جعفري ، سنتز Coumarine در پاسخ به پاتوژنها در مرحله ی Conditioning پدیده یSAR بيشتر از قبل از این مرحله می باشد . همچنین افزایش رسوب كالوز ، که احتمالا" درنتيجه ي افزايش فعاليت اختصاصی سنتز آن در Papillae.می باشد ، مشاهده شد.
زير بنا هاي مولكولي و پايه هاي واقعي این پديده ي هنوز شناخته نشده است ولي ممكن است شامل فرورفتگي يا كاهش ژن ها باشد (به عنوان مثال عملي متضاد با فعاليت اصلي داشته باشد) يا ممکن است قابل استناد به تجمع دومين سيگنال كه براي یک واكنش دفاعی كامل ضروری است ، باشد .
اسید سالسیلیک (SA)
اسيد ساليسيليك به طور قدرتمندانه اي در تبديل پيام ها ي(سيگنال ها) SAR و LAR به یکدیگرنقش مهمی را ایفا می کند . و میزان اسيد ساليسيليك در طی ايجاد و القاء SAR افزايش مي یابد و اين امر واضح است كه SA براي ايجاد SAR ضروري است هنگامی كه گياه آنزيم ساليسيلات هيدروكسيلاز NahG)) را به طور ژنتیکی تولید مي كند SAR بروز نمی کند : محصول ژن nahG ،تمام اسيد ساليسيليك ايجاد شده براي تبدیل به Catechol كه درالقاء SAR غير فعال است را،از بين مي برد .
در بعضي موارد اعتقاد بر این است كهSA يك سيگنال دروني و سيستميك در SAR است ،تا زماني كه با سرعت مناسب و درست در آوند آبكش حركت كند و ژنهاي يكساني را براي القاء SAR فعال كند. همچنين ممكن استSA مانع فعالیت كاتالاز گردد كه منجر به توليد هيدروژن پراكسيد ، دومین پیغام برمی شود .
سميت مستقيم اسيد ساليسيليك،هم براي گياهان وهم قارچها در HR , LAR مشاهده شده است. اما غلظت آن در بافت هایی که مقاومت سيستميك بروز کرده است،جهت كشتن سلولها بسيار كم به نظر مي رسد . درموتانت هاي LSD-1 ,6,7 كه ظاهرا" در مسیرهای موضعي ، ناقص به نظر مي آيند، بيان ژن nahG از مرگ سلول ها به صورت واکنش های فوق حساسیت جلوگيري مي كند،بنابراین اسید سالسیلیک در این امر دخيل می باشد .
مقاومت اکتسابی (فعال شده ) سیستمیک (Chemical activated (SAR))
توسط ترکیبات شیمیایی فعال می شود . این نوع مقاومت در اثر تعدادی از ترکیبات شیمیایی که منشاء زنده یا غیر زنده دارند (فعال کننده های گیاهی )ایجاد می شود . فعال کننده ها گیاه را در برابر همان طیفی از بیمارگرها حفاظت می کنند که در واکنش SAR در گیاه به وجود می آید
.( فعال شدن پروتئین های PR و لیگنینی شدن ) در اغلب موارد همان مسیر انتقال پیام که در SAR بیولوژیک مطرح است ،در SAR شیمیایی نیز دخالت دارد . گرچه به نظر می رسد در جریان القاء مقاومت توسط بتا – آمینوبوتریک اسید مسیر انتقال پیام دیگری دخالت داشته باشد (Cohen , 1994)
یک ترکیب شیمیایی برای اینکه به عنوان فعال کننده ی مسیر SAR مطرح شود باید سه خصوصیت داشته باشد :
1. بتواند مقاومت را در برابر همان طیف از بیمارگرها که القاءکننده های بیولوژیک SAR ایجاد می کنند ، القاء کند .
2. همان نشانگرهای بیوشیمیایی را که در SAR بیولوژیک مطرح هستند ، فعال کند.
3. تاثیر مستقیم روی بیمارگر نداشته باشد (Kessmann et al , 1994).
ترکیبات فنل از جمله مهمترین مواد موثر در مقاومت گیاهان در مقابل عوامل بیماریزا می باشد. نیوتن و اندرسون (1929) اولین بار فرضیه ی ترکیبات فنلی را برای توجیه مقاومت در برابر بیماریها پیشنهاد نمودند و تا کنون وجود بسیاری از ترکیبات فنلی از جمله کتکول ،رزورسینول ، گالیک اسید ، پروتوکاتشیک اسید ، اسید کلروژنیک و یا افزایش سنتز آنها در مقاومت گیاهان در برابر بسیاری از عوامل بیماریزا به اثبات رسیده است .
سایمونز و روز (1971) میزان ترکیبات فنلی اورتو دی هیدروکسی فنل ها و اسید کلروژنیک و فنل کل را در برگهای توتون بعد از مایه کوبی با TMV اندازه گیری کردند . آنها نشان دادند که تجمع مواد فنلی در محل مایه کوبی صورت می گیرد ولی به دیگر قسمت های گیاه به ویژه برگ های بالاتر از محل مایه کوبی انتقال نمی یابند .
والت و همکاران (1998) با بررسیهای هیستوشیمیایی و سیتوشیمیایی ترکیبات فنلی ریشه ی موز در آلودگی با نماتد Rhadopholus similes نشان دادند که در این میزبان علاوه بر دیگر پاسخ های سلولی و بافتی ، تجمع مواد فنلی در سلول ها نقش مهمی در دفاع گیاه دارد . آنها همچنین نشان دادند که ترکیبات فلاونوئیدی و استرهای کافئیک در پارانشیم و بافت آوندی و فرولیک اسید در دیواره ی سلولی و Dopamine به مقدار زیادی در ریشه کولتیوار های مقاوم تچمع می یابد .
(1996)نیز در تعامل بین میزبان و بیمارگر مذکور ، غلظت های بالای ترکیبات فنل از جمله Dopamine را که از ترکیباتی است که قبل از مایه کوبی با بیمارگر نیز در گیاه وجود دارد ، ولی بعد از مایه کوبی مقدار آن افزایش می یابد ، نشان داده بود
اغلب محققان معتقدند که برخی ترکیبات فنلی از جمله سالسیلیک اسید ، علاوه بر نقش مستقیم آن در مقاومت ، دارای نقش سیگنالی و محرک در مقاومت سیستمیسک می باشد .
در تحقیقات مشابه نیز پس از آلودگی میزبان به وسیله ی قارچ و باکتری ، اسید سالسیلیک به عنوان ماده سیگنالی که در ایجاد مقاومت سیستمیک (SAR) و در سنتز پروتئین های (PR) فعال است شناسایی شد . بدیهی است که مواد سیگنالی متفاوت برای بیان SAR و واکنش های دفاعی مختلف آن بسته به طبیعت زخم ،
جراحت های مکانیکی ، حمله ی حشرات گیاهخوار و یا آلودگی توسط قارچ و باکتریهای بیماریزا پاسخ مناسبی را ایجاد می کنند.آنها همچنین ممکن است در مسیر های دفاعی مشترکاتی داشته باشند . به طور مثال ممانعت گر پروتئیناز در برابر حشرات و قارچها و باکتریها سنتز می شود . SAR همچنین ممکن است به وسیله اسپری کردن یا تزریق اسید سالسیلیک به گیاهان و یا با تیمار کردن گیاهان به وسیله HO ، متیل 2 و6 دی کلریزونیکوتینیک اسید (INA) یا بنزو تیادیازول 7 کربوتیونیک اسید (BTH)ایجاد شود .
این مواد شیمیایی مانند آنتی بیوتیکهای که به پاتوژنهای حمله کننده صدمه می رنند عمل نمی کنند بلکه باعث تحریک پاسخ مقاومت در گیاه و بیان توالی ژنهای SAR می شوند مانند مواقعی که گیاه با پاتوژن آلوده کننده تحریک می شود .
این مسئله نشانگر این است که INA و BTH فعال کننده های حقیقی SAR هستند ، در صورتی که
HO و اسید سالسیلیک متابولیت های حاضر در گیاه هستند که مستقیما منجر به ایجاد SAR
می شوند . به طور مثال ثابت شده است ؛ آلودگی با TMV در Arabidopsis thaliana به خوبی تیمار با اسید سالسیلیک یا INA می باشد که منجر به سنتز یک سری مشابه از 13 پروتئین مرتبط با بیماریزایی متفاوت می شود . همچنین نشان داده شده که INA در طول یک روز از برگ های بالایی گیاه جوان خیار به سمت ریشه ها منتقل شده و در آنجا منجر به سنتز کیتیناز و واکنش دفاعی علیه آلودگی های باکتریایی و قارچی می شود .
دلانی و همکاران (1994) نشان دادند که در گیاه Arabidopsis (نژاد تراریخت nahG) ، سطح اسید سالسیلیک درون سلولی با تبدیل به Catchol (یک ماده فنلی است)پائین می آید در نتیجه مانع از بیان مقاومت علیه Peronospora parasitica یا Pseudomonas syringae شود .
(ترکیبات اکسیده شده فنل نقش بیشتری از ترکیبات فنل در تحریک مقاومت دارند.)
گافنی و همکاران نیز در سال 1993 نشان دادند ؛پس از آلودگی توتون حساس به TMV
(Nicotiana tabacumum cv. Xanthi- nc) به وسیله ی TMV ، در برگهای آلوده نشده اسید سالسیلیک تجمع پیدا کرده که منجر به ایجاد SAR می شود . در گیاهان تراریخت nahG همان طور که گفته شد ، درون سلول اسید سالسیلیک به وسیله ی سالیسیلات هیدروکسیلاز به catchol تبدیل می شود . که به موجب آن سطح اسید سالسیلیک
شده درون سلولی پایین می آید . پس از تحریک به وسیله ی TMV اندازه ی لکه ها به طور متناسب با معکوس مقدار اسید سالیسیلیک تجمع یافته ، گسترش پیدا می کند تا زمانیکه بیان SAR مستقیما متناسب با مقدار اسید سالسیلیک ذخیره شده باشد .
ورنوییچ و همکاران (1994) نیز نشان دادند که قلمه های نوع وحشی توتون زمانی که با شاخه های گیاه تراریخت nahG آلوده شده با TMV که عاری از اسیذ سالسیلیک هستند پیوند زده می شوند ، SAR را به طور قابل توجهی ایجاد می کنند .
بنابراین می توان نتیجه گرفت که تولیدات شاخه ی تراریخت nahG پس از تلقیح TMV بعضی مواد سیگنالی به غیر از اسید سالسیلیک هستند که در قلمه نوع وحشی تعیر مکان داده و بیان SAR را با کمک به ساخت اسید سالسیلیک ایجاد می کنند .
با استفاده از اسید سالسیلیک تولید شده در برگهای آلوده و سالم و نشاندار کردن آنها با O توسط شولاو و همکاران (1995)نشان داده شد که پس از آلودگی با TMV ، اسید سالسیلیکی که در برگهای بالایی غیر آلوده یافت می شود به میزان 60 تا 70 درصد دارای O نشاندار شده بوده است . پس نتیجه گرفته شد که وجود اسید سالسیلیک و بیان SAR نیاز به سیگنالی دارد که از برگهای آلوده به برگهای سالم منتشر شده باشد. همچنین ودنوییچ و همکاران (1994) نتیجه گرفتند که به هیچ وجه تمام اسید سالسیلیک ساخته شده
در ریشه های خشبی گیاه تراریخت nahG پس از آلودگی با TMV به catchol تبدیل نمی شود و حتی همین مقدار کم اسید سالسیلیک به وجود آمده پس از آلودگی با TMV برای انتقال سیستمیک از طریق آوند آبکشی به سمت برگهای بالایی جهت ایجاد SAR کافی است .
اسید سالسیلیک در مسیر متابولیسم فنیل پروپانوئید از اسید سینامونیک و اسید بنزوئیک سنتز می شود که به صورت درون سلولی ، در دریافت کننده های اختصاصی پروتئینی که کاتالاز نامیده می شوند ، تجمع می یابند . به طور معمول ، کاتالاز ؛ سلول های گیاهی را در برابراعمال استرس اکسیداتیوی ، که توسط اکسیژن فعال منجر به ایجاد ترکیبات مختلف می شود ، حفظ می کند . به این صورت که با اکسیژن فعال باند می شود . اما چنانچه اسید سالسیلیک با کاتالاز باند شود ، از فعالیت آن جلوگیری می کند . (Chen , 1993)
بنابراین با تغییر مقدار اسید سالسیلیک درون سلول ، سطح سطح اکسیژن فعال ترکیبات مختلف ، ممکن است تنظیم شود . اگر فقط مقدار کمی اسید سالسیلیک درون سلول وجود داشته و در اتصال کوچکی با کاتالاز باشد ، در نتیجه کاتالاز با اکسیژن فعال ترکیبات مختلف ترکیب شده و فعالیت آن در سطح بالا باقی مانده و میزان اکسیژن فعال را پایین نگه می دارد و از اکسیداتیو جلوگیری می کند .
بر عکس هنگامی که میزان اسید سالسیلیک زیاد و به طبع فعالیت کاتالاز نیز پایین باشد ، سطح اکسیژن فعال بالا باقی مانده که در نتیجه ی آن سنتز پروتئین های مرتبط با بیماریزایی را سبب می شود که سبب برانگیختن سیستم مقاومت گیاه می شود.
سنتز پروتئین های مرتبط با بیماریزایی را همچنین می توان به طور مصنوعی به وسیله ی تزریق HO به برگهای گیاه ایجاد کرد ، که ظهور ناگهانی اکسیداتیو به دنبال آلودگی پاتوژن می تواند بهترین اثر را در تحریک مقاومت گیاه داشته باشد . در این زمان سنتز اسید سالسیلیک افزایش یافته و فعالیت کاتالاز کاهش می یابد و نهایتاً منجر به ساخت پروتئین های مرتبط با بیماریزایی توسط اکسیژن فعال
می شو.د .
مقامت القایی سیستمیک (Induce Systemic Resistance)
توسط باکتریهای حمایت کننده رشد گیاه Plant Growth Promoting Rhizobacteria (PGRP) ایجاد می شود . این نوع مقاومت در اثر فعالیت برخی از باکتریهای موجود در روی
ریشه ی گیاه القاء می شوند . باکتریهای PGRP واکنش های دفاعی گیاه را فعال کرده اما ایجاد نکروز نمی کنند . بنابراین مسیر انتقال پیام در ISR با مسیر دخیل در SARمتفاوت است به علاوه این نوع مقاومت معمولا با تولید پروتئین های PR ارتباط ندارد بلکه لیپوپلی ساکاریدها ، سیدروفورها و اسیدسالسیلیک از مهمترین ترکیبات تعیین کننده ی آن هستند
این نوع مقاومت نیز در برابر طیف وسیعی از بیمارگرها موثر می باشد و ممکن است مقاومت به حشرات.رانیز القاء کند .
.(Pieterse , 1998 ; Knoester et al , 1999 ; Ramamoorthy et al , 2001)
گیاهان چنانچه توسط پاتوژن های آلوده کننده گیاهی نظیر ویروس ها ، باکتری ها و قارچ ها مورد حمله قرار گیرند ،
قادر خواهند بود در برابر حملات بعدی سایر پاتوژن ها از خود محافظت کنند.
چنین پدیده ای پس از حمله ی بند پایان گیاهخوار ،ایجاد زخم های مکانیکی و یا تماس با بعضی مواد شیمیایی معین نیز مشاهده شده است .
به طور کلی چنین به نظر می رسد که اولین پاتوژن آلوده کننده و یا بعضی از زخم ها گیاه را در مقابل بیشتر آلودگی هایی که به وسیله ی پاتوژن های شکننده ی مقاومت ایجاد می شوند ایمن می کنند .
اگر چه ممکن است که این گیاهان ، ژن تعیین کننده مقاومت اختصاصی کولتیوارها را حمل نکنند .
بدیهی است که اولین پاتوژن آلوده کننده و یا زخمها بیان واکنشهای مقاومت را علیه پاتوژن های آلوده کننده بعدی القاء می کنند ، خواه آنها ویروس های پاتوژن ، قارچ های پاتوژن و یا باکتریهای پاتوژن
باشند . این قابلیتی از گیاهان برای دفع حمله پاتوژن های بعدی می باشد که در تمام گیاه سالم منتشر می شود ، این پاسخ ، مقاومت سیستمیک اکتسابی (SAR)یا مقاومت سیستمیک القایی (ISR) نامیده می شود
