"חוקרים פרטיים": מערכת החיסון של הצמחים בשירות האדם

ההסבר לתמונה בהמשך הכתבה

הדבר היחיד שבאמת עניין אותי בתיכון היה ביולוגיה. בהתחלה הגעתי למחקר על צמחים כי לא רציתי לערוך ניסויים בבעלי חיים, אבל כשהבנתי שהצמחים עומדים בבסיס כל החיים, נשביתי בקסמם. הסתכלו סביבכם והעריכו כמה מתוך המוצרים שאתם זקוקים להם בחיי היום יום עשויים מצמחים... תופתעו! האוכל שאנו אוכלים, ירקות ופירות וכל מוצרי האגוזים והחיטה למיניהם: מקמח ועד ביסלי ובמבה. אבל לא רק זה - גם כל המזון של החיות שחלקנו אוכלים את בשרם או את תוצריהן, כל מה שקשור לתעשיית העץ: ריהוט, נייר וגומי, וגם חלק מהטקסטיל: כותנה, משי, צמר שגדל על חיות שניזונו מצמחים. ואלו רק חלק מהדוגמאות.

מעריכים כי מחלות ומזיקים גורמים לאובדן של מעל 60% מהתוצר החקלאי העולמי מדי שנה. לכן, צריך לחקור ולהבין את מערכת החיסון של הצמחים כדי למצוא פתרונות יעילים למחלותיהם.

צמחים, בשונה מבעלי חיים, לא יכולים לברוח מאיום. הם נטועים במקומם, ללא אפשרות לשנות את תנאי הסביבה שלהם. לצמחים אין נוגדנים או תאים הורגים, שאנחנו מכירים ממערכת החיסון של עולם החי. מערכת החיסון של הצמחים משתמשת בפתרונות אחרים על מנת להתגונן ממחלות ומזיקים, כמו היכולת לדווח לתאים השכנים על הימצאותו של גורם מחלה, או לגרום לתא המודבק במחלה "להתאבד" כדי למנוע את התפשטות גורם המחלה בשאר חלקי הצמח.

ד"ר מיה בר

במעבדה שלי חוקרים את הפתרונות הללו, כדי, בין היתר, לייצור צמחים עמידים יותר למחלות. במעבדה אנחנו שואלים - איך צמחים מזהים את גורם המחלה שתוקף אותם? מדוע גורמי מחלה מסויימים, כמו זן של פטריית הקרקע Fusarium הגורמת למחלת נבילה קטלנית בבננות, תוקפים רק מיני צמחים בודדים ואילו אחרים, כמו הפטרייה Botrytis הגורמת למחלת העובש האפור במעל 1,400 מיני צמחים, מחוללים מחלה במיני צמחים רבים? למה בחממה שלנו יש צמחי עגבנייה שיפתחו מחלה חמורה הגורמת לרקבון ונפילה של עלים, פרחים פירות, וצמחים אחרים לידם, מאותו הזן, יראו בריאים לחלוטין?

בתמונה (למעלה) רואים עלעלים של צמחי עגבנייה זהים לחלוטין, למעט שינוי גנטי אחד, שמפתחים תגובה שונה לגורמי המחלה עובש אפור (פטרייה, למעלה) וטוטה אבסולוטה (מזיק, למטה). מימין, הצמחים עמידים יותר ולכן שטח הרקמה הנגועה קטן הרבה יותר.

מחלות צמחים גורמות לנזקים גדולים. אנחנו יכולים לשלוט בהן באופן חלקי בעזרת ריסוס תכשירי הדברה כימיים, אבל אלו מזיקים לנו ולסביבה, לעתים באופן בלתי הפיך. לכן חשוב מאוד למצוא דרכים אחרות, ידידותיות לאדם ולסביבה, לצמצם את הנזקים ממחלות צמחים. אחד הפתרונות הוא הדברה בילוגית, שהיא מגוונת מאוד. סוג אחד של הדברה ביולוגית מבוסס על יצירת מעין "חיסון" לצמח, על ידי חשיפתו לאורגניזם, למשל חיידק או פטריה, הגורם לתגובה חיסונית ללא יצירת מחלה. כתוצאה מכך, מערכת החיסון של הצמח מתחזקת, וכשייפגש הצמח עם גורם מחלה - ילקה במחלה חלשה יותר.

אנו מתמקדים ביצירת שינויים גנטיים בצמח שיגרמו לחיזוק קבוע של מערכת החיסון, ללא צורך בהתערבות חיצונית. כלומר, הצמחים יהיו בעלי "חיסון" פעיל תמידית. השינוי הגנטי שערכנו בצמחים המוצגים בצד הימני של התמונה, גרם לעירור המערכת החיסונית, וכתוצאה מכך, להפחתה ברמת המחלה, מבלי שהיבול נפגע. ייצור שינויים גנטיים כאלו בזנים חקלאיים של גידולים שונים יאפשר בעתיד לשפר את ביצועיהם בשדה ולצמצם הן את הפגיעה בסביבה מתכשירי הדברה, והן את הפחת ביבול הנובע כיום ממחלות צמחים. חקר המנגונונים שהופעלו בצמחים העמידים יאפשר לנו להגיע לתובנות על אופן פעולתה של מערכת החיסון של הצמחים, דבר שעדיין לא לגמריי ידוע.

ד"ר מיה בר, המכון להגנת הצומח, מכון וולקני

https://mayapiff.wixsite.com/barlab

חוקרים פרטיים הוא מדור שבועי בערוץ המדע של ynet, שבו מסבירים חוקרים מדוע החליטו לעסוק בתחום המחקר שלהם. המדור נעשה בסיוע "האקדמיה הצעירה הישראלית ".