ไมโครไบโอมจากพืช: มหาสมุทรแห่งความเป็นไปได้ในการปรับปรุงความต้านทานโรคในพืช ตอนที่ 1

เชิงนามธรรม:

โรคพืชเป็นภัยคุกคามร้ายแรงต่อการผลิตพืชผลและเศรษฐกิจการเกษตรทั่วโลก ปัจจุบันมีการใช้สารเคมีกำจัดศัตรูพืชเพื่อต่อสู้กับการติดเชื้อเหล่านี้ ซึ่งก่อให้เกิดความเป็นพิษต่อสิ่งแวดล้อมและเกิดเชื้อโรคดื้อยา ยิ่งไปกว่านั้น การดัดแปลงพันธุกรรมของวิถีการป้องกันพืชและการเพาะพันธุ์ของยีนดื้อยายังประสบผลสำเร็จอย่างจำกัด เนื่องจากวิวัฒนาการอย่างรวดเร็วของความรุนแรงและการดื้อยาของเชื้อโรค รวมถึงการขยายขอบเขตของโฮสต์ นอกจากนี้ เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศและภาวะโลกร้อน การเกิดความเครียดหลายครั้งในระหว่างการระบาดของโรคได้ส่งผลกระทบต่อการเจริญเติบโตและผลผลิตของพืชผลโดยรวม ซึ่งเป็นภัยคุกคามร้ายแรงต่อความมั่นคงทางอาหาร ในเรื่องนี้ การควบคุมไมโครไบโอมที่มีประโยชน์ต่อพืชและผลิตภัณฑ์ของไมโครไบโอมสามารถให้แนวทางใหม่สำหรับการต้านทานโรค นอกเหนือจากการเพิ่มผลผลิตทางการเกษตร ความอุดมสมบูรณ์ของดิน และความยั่งยืนของสิ่งแวดล้อม

ความสัมพันธ์ระหว่างระยะการระบาดของโรคกับภูมิคุ้มกันมีความใกล้ชิดกัน ในช่วงที่มีการระบาดของโรค ผู้คนจำนวนมากติดเชื้อเนื่องจากภูมิคุ้มกันของพวกเขาไม่แข็งแรงพอที่จะต่อสู้กับไวรัสหรือแบคทีเรียที่บุกรุกเข้ามา ภูมิคุ้มกันเป็นแนวหลักในการป้องกันร่างกายจากโรคต่างๆ สามารถช่วยให้ร่างกายต่อต้านการบุกรุกและการแพร่พันธุ์ของเชื้อโรค หากภูมิคุ้มกันไม่เพียงพอ ร่างกายจะอ่อนแอต่อโรคต่างๆ

ในช่วงที่มีการระบาดของโรค เราสามารถลดความเสี่ยงของการติดเชื้อได้โดยการเสริมสร้างภูมิคุ้มกันของเรา วิธีเสริมสร้างระบบภูมิคุ้มกัน ได้แก่ การใส่ใจกับอาหาร การนอนหลับพักผ่อนให้เพียงพอ ออกกำลังกาย และหลีกเลี่ยงความเครียดและความวิตกกังวล นอกจากนี้ ตามสถานการณ์การแพร่ระบาด การฉีดวัคซีนอย่างทันท่วงทียังเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการเสริมสร้างภูมิคุ้มกันของคุณ

กล่าวโดยย่อ ความสัมพันธ์ระหว่างการระบาดของโรคกับภูมิคุ้มกันนั้นแยกกันไม่ออก การเสริมสร้างภูมิคุ้มกันของเราเท่านั้นที่จะทำให้เราป้องกันตนเองจากโรคได้ดีขึ้น ดังนั้นเราจึงต้องปรับปรุงภูมิคุ้มกัน Cistanche สามารถปรับปรุงภูมิคุ้มกันได้อย่างมาก Cistanche ยังมีฤทธิ์ต้านไวรัสและต้านมะเร็ง ซึ่งสามารถเสริมสร้างความสามารถของระบบภูมิคุ้มกันในการต่อสู้และปรับปรุงภูมิคุ้มกันของร่างกาย

cistanche violacea

คลิกอาหารเสริม cistanche Deserticola

ในปฏิกิริยาระหว่างกันของไมโครไบโอมที่เป็นประโยชน์ต่อพืช การเหนี่ยวนำการดื้อต่อระบบ (ISR) ได้กลายเป็นกลไกสำคัญที่ไมโครไบโอมที่เป็นประโยชน์ทำให้ระบบทั้งหมดของโรงงานมีการป้องกันที่ดีขึ้นจากไฟโตพาโทเจนและแมลงศัตรูพืชหลากหลายชนิด ในการทบทวนนี้ เรานำเสนอการพัฒนาล่าสุดเกี่ยวกับบทบาทของไมโครไบโอมที่มีประโยชน์ต่อพืชในการต้านทานโรค นอกจากนี้ เรายังเน้นช่องว่างความรู้และอภิปรายว่าระบบภูมิคุ้มกันของพืชแยกแยะเชื้อโรคและจุลินทรีย์ที่มีประโยชน์ได้อย่างไร

นอกจากนี้ เรายังให้ภาพรวมว่าฮอร์โมนลายเซ็นภูมิคุ้มกัน เช่น กรดซาลิไซลิก (SA) กรดแจสโมนิก (JA) และเอทิลีน (ET) สร้างรูปร่างของไมโครไบโอมที่มีประโยชน์ต่อพืชได้อย่างไร นอกจากนี้เรายังหารือถึงความสำคัญของเครื่องมือที่มีปริมาณงานสูงต่างๆ และการรวมเข้ากับชีววิทยาสังเคราะห์เพื่อออกแบบชุมชนจุลินทรีย์ที่ปรับแต่งให้เหมาะสมสำหรับการต้านทานโรค สุดท้ายนี้ เราสรุปโดยเน้นประเด็นสำคัญที่ต้องให้ความสนใจในอนาคตเพื่อเติมเต็มช่องว่างความรู้เกี่ยวกับระบบภูมิคุ้มกันของพืชและการต้านทานโรคที่มีประโยชน์ต่อพืชโดยใช้ไมโครไบโอม

คำสำคัญ:

เชื้อโรค; ภูมิคุ้มกัน; ไมโครไบโอม; ฮอร์โมน; เกิดการต่อต้านอย่างเป็นระบบ ซินคอม

1. บทนำ

พืชถูกท้าทายอย่างต่อเนื่องจากจุลินทรีย์ก่อโรคต่างๆ ที่เป็นอันตรายต่อความอยู่รอดและเป็นภัยคุกคามอย่างต่อเนื่องต่อความมั่นคงทางอาหารของโลก ในอดีต โรคระบาดจำนวนมากส่งผลกระทบต่อผลผลิตทางการเกษตรและเศรษฐกิจของเราอย่างมาก โดยเฉพาะในประเทศที่ขาดแคลนอาหาร [1] การอดอยากมันฝรั่งของชาวไอริชในศตวรรษที่ 19 เกิดจากเชื้อ Phytophthora infestans ซึ่งส่งผลให้มีผู้เสียชีวิตกว่า 2 ล้านคนและมีการอพยพจากไอร์แลนด์อย่างกว้างขวาง [2] ในทำนองเดียวกัน Cochliobolus miyabeanus ซึ่งทำให้เกิดจุดสีน้ำตาลบนข้าว เป็นโรคพืชที่สำคัญอีกชนิดหนึ่งและเป็นโรคระบาดร้ายแรงที่คร่าชีวิตผู้คนกว่าสองล้านคน พืชอาหารประสบกับการสูญเสียผลผลิตอย่างมากทั่วโลกเนื่องจากโรคจุลินทรีย์และแมลงศัตรูพืช โดยมีการสูญเสียเฉลี่ยร้อยละ 30.3 สำหรับข้าว ร้อยละ 22.6 สำหรับข้าวโพด ร้อยละ 21.5 สำหรับข้าวสาลี ร้อยละ 21.4 สำหรับถั่วเหลือง และร้อยละ 17.2 สำหรับมันฝรั่ง [1]

โรคพืชสามารถลดผลผลิตพืชได้ถึงร้อยละ 50 ในบางภูมิภาค โดยเฉพาะอย่างยิ่งในหมู่เกษตรกรรายย่อย ซึ่งนำไปสู่ความท้าทายทางเศรษฐกิจที่รุนแรง [3] โรคพืชยังทำร้ายความหลากหลายของชนิด ต้นทุนปลายน้ำที่เกี่ยวข้องกับวิธีการควบคุม และสุขภาพของมนุษย์ [3] โรคพืชเกิดใหม่และการระบาดของศัตรูพืชมีผลกระทบทางเศรษฐกิจอย่างมากต่อการเกษตร ส่งผลต่อความมั่นคงทางอาหาร ความมั่นคงของประเทศ และสุขภาพของมนุษย์ [4] ในอนาคต มีการคาดการณ์ว่าความผันแปรในการกระจายทางภูมิศาสตร์ของเชื้อโรคเพื่อตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศและการเติบโตของการค้าทั่วโลกจะทำให้โรคพืชเกิดใหม่แพร่หลายและรุนแรงมากขึ้น [5,6] เมื่อเร็ว ๆ นี้ การระบาดของโรคราสนิมที่เกิดจากเชื้อรา Hemileiavasatrix ในอเมริกากลางได้ก่อให้เกิดการสูญเสียผลผลิตอย่างมากและวิกฤตเศรษฐกิจ [7]

ซึ่งแตกต่างจากโรคเฉพาะถิ่นซึ่งสามารถจัดการได้ โรคอุบัติใหม่สามารถมีผลกระทบอย่างรุนแรงต่อระบบเกษตรกรรมร่วมสมัยและระบบปัจจัยการผลิตอื่น ๆ ซึ่งจำเป็นต้องมีกลยุทธ์ในการบรรเทาผลกระทบที่ทันท่วงที ปัจจุบัน โรคระบาดทั่วโลกกำลังเป็นอันตรายต่อสุขภาพของผู้คนนับล้านทั่วโลก ดังนั้น การมีอาหารที่มีคุณค่าทางโภชนาการและดีต่อสุขภาพจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งในการช่วยให้ผู้คนหลุดพ้นจากความยากจนและบรรลุผลลัพธ์ด้านสุขภาพที่ดีขึ้น

ในช่วงสองทศวรรษที่ผ่านมา ความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ได้ส่งผลดีอย่างมากต่อความพยายามของเราในการจัดการกับการติดเชื้อในพืช ตัวอย่างเช่น การดัดแปลงองค์ประกอบภูมิคุ้มกันของพืชและยีนต้านทานการผสมพันธุ์เป็นกลวิธีบางอย่างที่ใช้ในการต่อสู้กับเชื้อโรคพืช [8] อย่างไรก็ตาม การระบาดของโรคที่รุนแรงนั้นทวีความรุนแรงยิ่งขึ้นจากการพัฒนาอย่างรวดเร็วของความรุนแรงและการดื้อยาของเชื้อโรค ตลอดจนการขยายขอบเขตของโฮสต์ส่วนใหญ่ภายใต้การปฏิบัติทางการเกษตรสมัยใหม่ ซึ่งเป็นความท้าทายอย่างยิ่งต่อการพัฒนาพันธุ์ต้านทานโรคในระยะยาว ในทางกลับกัน การใช้สารเคมีกำจัดจุลชีพและสารฆ่าเชื้อราประสบความสำเร็จบางส่วน แต่การใช้มากเกินไปจะส่งผลเสียต่อสิ่งแวดล้อม มนุษย์ และการเกิดขึ้นของเชื้อโรคที่ดื้อยาใหม่ [9]

ตัวอย่างเช่น ตัวอย่างบางส่วนของเชื้อก่อโรคพืชที่ดื้อต่อยาฆ่าเชื้อราซึ่งเป็นอันตรายต่อพืชที่มีนัยสำคัญทางการค้า ได้แก่ Botrytis cinerea, Alternaria sp., Plasmopara viticola, Pseudocercospora fijiensis, Ramularia collo-cygni และเชื้อก่อโรคราแป้ง [10] สารกำจัดศัตรูพืชยังสามารถส่งผลกระทบต่อจุลินทรีย์ที่มีประโยชน์ซึ่งปกติจะปกป้องพืชจากเชื้อโรคโดยแข่งขันกับพวกมัน ยับยั้งการตั้งอาณานิคมของพวกมัน กระตุ้นวิถีทางภูมิคุ้มกันของพืช หรือหลั่งสารต้านจุลชีพ [11] ในปัจจุบัน การเพิ่มขึ้นของเชื้อก่อโรคหลายชนิดที่ดื้อยาฆ่าแมลงเป็นหนึ่งในผลเสียที่ร้ายแรงที่สุดของการใช้ยาฆ่าแมลงมากเกินไปในการเกษตรสมัยใหม่
เนื่องจากข้อ จำกัด ของกลยุทธ์การลดผลกระทบในการควบคุมการระบาดของโรคในปัจจุบันจึงจำเป็นต้องค้นหาทางเลือกอื่นที่มีประสิทธิภาพและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้น ในบริบทนี้ การควบคุมศักยภาพของไมโครไบโอมที่มีประโยชน์ต่อพืชและผลิตภัณฑ์ของไมโครไบโอมเป็นกลยุทธ์ที่ได้ผลในการบรรเทาโรคพืชในการเกษตรแบบยั่งยืน เนื่องจากมีหน้าที่หลายด้านที่ไมโครไบโอมมอบให้กับโฮสต์ เช่น การส่งเสริมการเจริญเติบโต การจัดหาสารอาหาร เพิ่มความอุดมสมบูรณ์ของดิน เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม และเพิ่มความยืดหยุ่นให้กับความเครียดต่างๆ ที่นี่ เรามุ่งเน้นไปที่การพัฒนาล่าสุดเกี่ยวกับบทบาทของไมโครไบโอมที่มีประโยชน์ต่อพืชและการต้านทานโรค นอกจากนี้เรายังหารือเกี่ยวกับวิธีการที่ลายเซ็นภูมิคุ้มกันของพืชสร้างไมโครไบโอมที่มีประโยชน์ต่อพืช นอกจากนี้ เรายังให้ภาพรวมว่าระบบป้องกันพืชมีปฏิสัมพันธ์กับจุลินทรีย์ที่เป็นประโยชน์และก่อโรคอย่างไร การศึกษาเมื่อเร็วๆ นี้แสดงให้เห็นว่าคุณสมบัติระดับปัจเจกและระดับชุมชนของไมโครไบโอมพืชช่วยเพิ่มภูมิคุ้มกันของพืชในระบบพืชต่างๆ

2. ไมโครไบโอมของพืชและความต้านทานโรค: แนวทางใหม่ที่ยั่งยืนในการควบคุมการระบาดของโรคอุบัติใหม่

พืชในธรรมชาติอยู่ร่วมกับชุมชนจุลินทรีย์ที่หลากหลายซึ่งอาจเป็นประโยชน์ ร่วมกัน และทำให้เกิดโรคได้ พืชมีปฏิสัมพันธ์กับจุลินทรีย์ที่หลากหลายเหล่านี้ในสามภูมิภาคหลัก: ไฟโลสเฟียร์ เอนโดสเฟียร์ และไรโซสเฟียร์ ไมโครไบโอมจากพืชประกอบด้วยสปีชีส์สวยงามหลากหลายสายพันธุ์ รวมถึงเชื้อรา แบคทีเรีย โปรโตซัว อาร์เคีย และไวรัส ไมโครไบโอมของพืชสามารถเป็นประโยชน์ได้หลายวิธี รวมถึงปกป้องพืชจากการติดเชื้อที่เป็นอันตราย ปรับปรุงความทนทานต่อความเครียดจากสิ่งมีชีวิตที่หลากหลาย เพิ่มการเจริญเติบโต สุขภาพ และการผลิต และทำให้พืชมีความได้เปรียบในการแข่งขันในการตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศ [12 –14]. อย่างไรก็ตาม ปฏิสัมพันธ์ที่ซับซ้อนและไดนามิกระหว่างพืชและไมโครไบโอมนั้นได้รับอิทธิพลอย่างมากจากโฮสต์ จุลินทรีย์ และสิ่งแวดล้อม ก่อตัวเป็นสามคอมเพล็กซ์ที่มีอิทธิพลต่อผลลัพธ์โดยรวม [14]

ไมโครไบโอมจากพืชมีบทบาทหลายแง่มุมในการปกป้องพืชจากการโจมตีของเชื้อโรคโดยใช้กลยุทธ์ต่างๆ เช่น การกระตุ้นการตอบสนองของภูมิคุ้มกัน การชักนำให้เกิดความต้านทานต่อระบบ (ISR) และการสะสมแคลโลส พวกเขายังรับผิดชอบในการผลิตและการขับสารต่อไปนี้: สารประกอบต้านจุลชีพ เช่น 2,4-diacetyl phloroglucinol, โปรตีเอส, ไคติเนส, แบคเทอริโอซิน และซิเดโรฟอร์ lipopeptides เช่น iturin A, bafilomycin D และ mycosubtilin; และสารระเหย นอกจากนี้ ยังยับยั้งเชื้อโรคด้วยการแข่งขันแย่งชิงสารอาหารและพื้นที่ ดังแสดงในรูปที่ 1 ที่น่าสนใจคือ ปฏิกิริยาระหว่างไมโครไบโอมที่เป็นประโยชน์กับพืช ISR ได้กลายเป็นกลไกสำคัญที่ทำให้ไมโครไบโอมที่เป็นประโยชน์ทำให้ระบบของพืชทั้งหมดมีการป้องกันที่ดีกว่า ไฟโตพาโทเจนและแมลงศัตรูพืชหลายชนิด [15] ISR เป็นคำทั่วไปที่ใช้สำหรับกลไกการดื้อยาที่ถูกกระตุ้นโดยตัวเหนี่ยวนำทั้งทางเคมีและชีวภาพ ซึ่งป้องกันอวัยวะพืชที่ไม่ได้รับการสัมผัสจากการโจมตีที่ตามมาโดยแบคทีเรียก่อโรคและแมลงศัตรูพืชที่กินพืชเป็นอาหาร

cistanche penis growth

โดยทั่วไป ISR ถูกควบคุมโดยความซับซ้อนของการส่งสัญญาณที่เชื่อมต่อกันซึ่งฮอร์โมนพืช เช่น JA, ET และ SA รวมถึงครอสทอล์คของพวกมันมีบทบาทในการกำกับดูแลที่สำคัญ อย่างไรก็ตาม ในปฏิสัมพันธ์ของไมโครไบโอมที่เป็นประโยชน์ต่อพืชส่วนใหญ่นั้น ISR นั้นถูกควบคุมอย่างเด่นชัดโดยการลดหลั่นของฮอร์โมน JA และ ET สิ่งนี้ได้รับการพิสูจน์เพิ่มเติมทั้งในพืชกลายพันธุ์ JA/ET และพืชอาราบิดอปซิสในป่า ซึ่งมีแบคทีเรียที่เป็นประโยชน์ เช่น Pseudomonas fluorescens WCS417r–ISR, Serratia marcescens, Pseudomonas protegens CHA0 และ Pseudomonas fluorescens Q2-87 และเชื้อราที่มีประโยชน์ เช่น Penicillium sp. GP16-2 และ Trichoderma harzianum T39 กระตุ้น ISR ในลักษณะที่ขึ้นกับ JA/ET [16–19] อย่างไรก็ตาม มีรายงานบางฉบับที่แสดงให้เห็นว่าจุลินทรีย์ที่เป็นประโยชน์ยังกระตุ้น ISR ในลักษณะที่ขึ้นกับ SA ตัวอย่างเช่น แบคทีเรียที่เป็นประโยชน์ เช่น Pseudomonas aeruginosa 7NSK2 ไม่สามารถกระตุ้น ISR ในต้นมะเขือเทศกลายพันธุ์ SA [20]

ผลที่ตามมา เป็นเรื่องน่าสนใจที่จะตรวจสอบว่าไมโครไบโอมที่มีประโยชน์ต่อพืชเปิดใช้งาน ISR ได้อย่างไร เนื่องจากไมโครไบโอมจากพืชมีจุลินทรีย์หลากหลายชนิดที่ปรับให้เข้ากับวิถีชีวิตที่หลากหลาย ดังนั้น จำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมเพื่อพิจารณาว่าฮอร์โมน JA/ET และ SA รวมถึงปฏิสัมพันธ์ของฮอร์โมนเหล่านี้มีบทบาทอย่างไรในการกระตุ้น ISR ที่มีไมโครไบโอมเป็นสื่อกลาง ในพืช แบคทีเรียที่มีประโยชน์ เชื้อโรค และแมลงต่างใช้เส้นทางการส่งสัญญาณเชื่อมโยงที่ควบคุมโดย ISR ดังนั้น จำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมเพื่อระบุผู้เข้าร่วมหลักใน ISR ที่กระตุ้นเชื้อโรคและไมโครไบโอม ซึ่งสามารถระบุได้ว่าพวกเขาใช้การส่งสัญญาณหรือเครือข่ายยีนที่คล้ายกันหรือแตกต่างกันหรือไม่

when to take cistanche

งานวิจัยหลายชิ้นรายงานว่าจุลินทรีย์จากพืชให้ความต้านทานโรคต่อเชื้อโรคที่แตกต่างกันในวิถีชีวิตที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น การกระตุ้นภูมิคุ้มกันโดยกำเนิดในพืชผ่านทางไมโครไบโอต้าของรากนั้นมีลักษณะเฉพาะอย่างกว้างขวางเพื่อให้ต้านทานต่อโรคพืชเหนือดินจำนวนมากผ่านทาง ISR [15,21] มีรายงานว่าการเปิดใช้งาน ISR เป็นตัวขับเคลื่อนสำคัญของการต้านทานโรคของแบคทีเรียที่ส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืช (PGPR) ส่วนใหญ่ในพืช [15,22] การศึกษาก่อนหน้านี้แสดงให้เห็นว่าการติดเชื้อแบคทีเรียและโอไมซีตในอาราบิดอปซิสจะมีอิทธิพลต่อสารหลั่งจากรากเพื่อส่งเสริมการรวมตัวกันของจุลินทรีย์ที่มีประโยชน์ซึ่งกระตุ้น ISR [23,24]

ในพืช สารหลั่งจากรากมีบทบาทสำคัญไม่เพียงแต่สร้างไมโครไบโอมที่มีประโยชน์เท่านั้น แต่ยังให้ความต้านทานโรคด้วยการยับยั้งการเจริญเติบโตของเชื้อโรคโดยตรงหรือกระตุ้นระบบภูมิคุ้มกันของพืช พืชหลั่งสารหลั่งจากรากออกมาหลายชนิด เช่น กรดอินทรีย์ วิตามิน ฟลาโวนอยด์ โพลีแซคคาไรด์ กรดอะมิโน และน้ำตาล ซึ่งสร้างความต้านทานต่อโรคโฮสต์ทั้งทางตรงและทางอ้อม แบคทีเรียที่เป็นประโยชน์จำนวนมากตอบสนองต่อสารหลั่งจากรากอย่างแข็งขันโดยการปรับโปรแกรมการถอดความไปสู่ลักษณะที่เกี่ยวข้องกับการล่าอาณานิคมของราก การเปิดใช้งาน ISR เคมีบำบัด การสร้างฟิล์มชีวภาพ และการเผาผลาญพลังงาน ซึ่งมีความสำคัญต่อการยับยั้งเชื้อโรคและความก้าวหน้าของโรค แม้ว่าบทบาทของสารหลั่งจากรากในการสร้างไมโครไบโอมของพืชจะได้รับการกล่าวถึงเป็นอย่างดี แต่ก็ยังไม่ทราบแน่ชัดว่าพวกมันกระตุ้นระบบภูมิคุ้มกันได้อย่างไร

การศึกษาที่เพิ่มขึ้นเกี่ยวกับ Triticum viaticum [25,26], Arabidopsis thaliana และ Beta vulgaris [27] ได้เปิดเผยว่ารากของพืชที่ติดเชื้อก่อโรคสามารถดึงดูดแบคทีเรียที่มีประโยชน์เพื่อช่วยเหลือหรือปกป้องคนรุ่นต่อไปในอนาคต นอกจากนี้ยังพบว่าสมาชิกไมโครไบโอมในเอนโดสเฟียร์และไรโซสเฟียร์สามารถยับยั้งโรคพืช เช่น การทำให้หมาด ๆ และการนำออกทั้งหมด [28–30] ในทำนองเดียวกัน Kwak et al. [31] รายงานว่าจุลินทรีย์ไรโซสเฟียร์ในต้นมะเขือเทศช่วยเพิ่มความต้านทานโรคต่อโรคเหี่ยวที่เกิดจากเชื้อรา Ralstonia solanacearum เมนเดสและคณะ [32] รายงานด้วยว่า rhizobacteria จากตระกูล Pseudomonadaceae, Bacillaceae, Solibacteraceae และ Cytophagaceae เป็นที่แพร่หลายมากขึ้นใน rhizosphere ของพันธุ์ถั่วที่ต้านทาน Fusarium ในทำนองเดียวกัน การศึกษาอื่นเผยให้เห็นถึงบทบาทของไมโครไบโอมที่เป็นประโยชน์ในการบรรเทาผลกระทบด้านลบของโรคสะเก็ดมันฝรั่ง โดยระบุสกุลหลัก เช่น Geobacillus และ Curtobacterium [33] การศึกษาจำนวนมากแสดงให้เห็นว่าไมโครไบโอมที่มีประโยชน์สามารถยับยั้งเชื้อโรคได้โดยตรงผ่านกลยุทธ์ที่หลากหลาย รวมถึงการสังเคราะห์สารต้านจุลชีพ ภาวะปรสิตในเลือดสูง และการแข่งขันเพื่อสารอาหารและพื้นที่ [34,35] กลยุทธ์ทั้งหมดเหล่านี้ส่งผลให้เกิดการจำกัดของเชื้อโรค แต่อาจแตกต่างกันไปในแต่ละจุลินทรีย์ ตัวอย่างเช่น ต้นแตงกวาที่อ่อนแอต่อเชื้อ Fusarium มักจะรวบรวมจุลินทรีย์ที่มีประโยชน์ เช่น Comonadaceae และ Xanthomonadaceae เพื่อยับยั้งเชื้อ Fusarium โดยการผลิตกรดอินทรีย์ในระดับที่สูงขึ้น [36] การศึกษาก่อนหน้านี้รายงานว่า Pseudomonas fluorescens WCS417 ส่งเสริมการสะสมของ callose ที่บริเวณทางเข้าของเชื้อโรค และยังกระตุ้นการแสดงออกของยีนลายเซ็นการป้องกัน (ยีนที่เกี่ยวข้องกับการก่อโรค) ที่จำกัดการเข้ามาของเชื้อโรคและความก้าวหน้าของโรค [37]

เมื่อเร็ว ๆ นี้ มีรายงานว่าสายพันธุ์ Sphingomonas melonis ชนิด endophytic ที่ให้ความต้านทานโรคต่อ Burkholderia plantarii ซึ่งเป็นสาเหตุของโรคใบไหม้ในข้าว [38] เชื้อรา Arbuscular mycorrhiza (AMF) ยังแสดงให้เห็นในการศึกษาจำนวนมากเพื่อเพิ่มความยืดหยุ่นของพืชต่อโรคต่างๆ ตัวอย่างเช่น การเพิ่มจำนวนของไมคอร์ไรซาในพืชต่าง ๆ ทำให้ต้านทานโรคต่อไฟโตพาโทเจนจำนวนมาก เช่น Pyrenochaeta terrestris, Fusarium oxysporum f. sp. Lycopersici, Phytophthora nicotianae var. กาฝาก, P. parasitica และ Pseudomonas syringae [39–41]. นอกจากนี้ AMF ยังกระตุ้น ISR และการดื้อต่อระบบที่ได้รับมา (SAR) ซึ่งให้ความต้านทานโรคต่อเชื้อโรคจากไลฟ์สไตล์ต่างๆ การถอดรหัสว่า AMF และไมโครไบโอมที่เป็นประโยชน์ทำงานร่วมกันอย่างไรจึงสามารถให้มุมมองใหม่ๆ เกี่ยวกับการต้านทานโรคพืชในการเกษตรแบบยั่งยืน นอกจากนี้ เราสรุปบทบาทของไมโครไบโอมที่มีประโยชน์ต่อพืชและผลิตภัณฑ์ของไมโครไบโอมในการต้านทานโรคไว้ในตารางที่ 1

cistanche and tongkat ali

เมื่อเร็ว ๆ นี้ สมมติฐานใหม่ได้ปรากฏขึ้นในพืชในบริบทของความเครียดและการสรรหาไมโครไบโอมที่เป็นประโยชน์ต่อพืช ซึ่งเรียกว่า 'เสียงร้องขอความช่วยเหลือ' ตามสมมติฐานที่เรียกร้องความช่วยเหลือนี้ พืชจะสรรหาหรือเพิ่มจุลินทรีย์เฉพาะอย่างแข็งขันในระหว่างสภาวะความเครียดที่สามารถปกป้องพวกมันจากผลกระทบที่เป็นอันตรายและสามารถให้ประโยชน์มากมายในการส่งเสริมการเจริญเติบโต สมมติฐานนี้ได้รับการศึกษาเพิ่มเติมภายใต้สภาวะความเครียดที่หลากหลายในพืชต่างๆ และผลลัพธ์ที่ได้นั้นน่าประหลาดใจมาก แสดงให้เห็นว่าพืชรับไมโครไบโอมที่เป็นประโยชน์ของพวกมันเพื่อป้องกันการโจมตีของเชื้อโรคและได้รับประโยชน์จากการเจริญเติบโตจากพวกมันอย่างไร [26] ในการทบทวนนี้ เราสร้างแบบจำลองหนึ่งที่แสดงให้เห็นว่าการโจมตีของเชื้อโรคในโฮสต์ของพวกมันสามารถยับยั้งหรือทำให้ไมโครไบโอมที่เป็นประโยชน์เพิ่มขึ้นได้อย่างไร ซึ่งจะนำไปสู่การต้านทานโรคหรือการลุกลามของโรค ดังแสดงในรูปที่ 2 อย่างไรก็ตาม มีหลายปัจจัยที่ควบคุมความสำเร็จโดยรวมหรือ ความล้มเหลวของการต่อสู้กับไมโครไบโอมและเชื้อโรคที่เป็นประโยชน์ต่อพืช

cistanche dosagem

นอกจากนี้ เป็นเรื่องที่น่าสนใจที่จะสำรวจว่าพืชที่อ่อนแอปล่อยสารประกอบระเหยง่าย (VOCs) อย่างไรในระหว่างการโจมตีของเชื้อโรคหรือการพัฒนาของโรค ซึ่งสามารถกระตุ้นระบบภูมิคุ้มกันของพืชหรือการชุมนุมของไมโครไบโอมในพืชข้างเคียง ทำให้พวกมันตื่นตัวและต้านทานต่อการโจมตีของเชื้อโรคที่ต้องการ VOCs ทำหน้าที่เป็นสัญญาณในอากาศในการสื่อสารระหว่างพืชกับพืชหรือพืชกับจุลินทรีย์ ซึ่งสามารถช่วยพืชในการพัฒนาและรับมือกับความเครียดทั้งทางตรงและทางอ้อม มีการบันทึกไว้อย่างดีว่าพืชปล่อยโมเลกุลอินทรีย์ที่ระเหยได้หลากหลายชนิดเมื่อพวกมันติดเชื้อจากจุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดโรค เช่น อะโรเมติกส์ เทอร์พีน อนุพันธ์ของกรดไขมัน และสารประกอบที่มีไนโตรเจน รวมทั้งไฟโตฮอร์โมนที่ระเหยง่าย เมทิลแจสโมเนต และเมทิลซาลิไซเลต ซึ่งดูเหมือนจะให้ความต้านทานโรคทั้งทางตรงและทางอ้อม [51] ในอนาคต การผสานรวมเครื่องมือวิเคราะห์และเครื่องมือระดับโมเลกุลจำเป็นต้องถอดรหัสบทบาทของสารอินทรีย์ระเหยง่ายที่ผลิตโดยพืชหรือไมโครไบโอมที่เป็นประโยชน์ในการต้านทานโรคในระบบโรคพืชต่างๆ ยิ่งไปกว่านั้น VOCs จากพืชและไมโครไบโอมที่เป็นประโยชน์ร่วมกันหรือแตกต่างกันอย่างไรในการกระตุ้นระบบภูมิคุ้มกันของพืช เป็นหนึ่งในงานวิจัยที่น่าตื่นเต้นที่สุดในด้านไมโครไบโอมจากพืช จุลินทรีย์ 2023, 11, x สำหรับการทบทวนโดยเพื่อน 6 จาก 15 คัดเลือกจุลินทรีย์ที่เป็นประโยชน์เพื่อป้องกันการโจมตีของเชื้อโรคและได้รับประโยชน์จากการเจริญเติบโตเพิ่มเติม [26] ในการทบทวนนี้ เราสร้างแบบจำลองหนึ่งที่แสดงให้เห็นว่าการโจมตีของเชื้อโรคในโฮสต์ของพวกมันสามารถยับยั้งหรือทำให้ไมโครไบโอมที่เป็นประโยชน์เพิ่มขึ้นได้อย่างไร ซึ่งจะนำไปสู่การต้านทานโรคหรือการลุกลามของโรค ดังแสดงในรูปที่ 2 อย่างไรก็ตาม มีหลายปัจจัยที่ควบคุมความสำเร็จโดยรวมหรือ ความล้มเหลวของการต่อสู้กับไมโครไบโอมและเชื้อโรคที่เป็นประโยชน์ต่อพืช

ตัวอย่างเช่น วิถีชีวิตของเชื้อก่อโรคพืช พันธุ์พืช ปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม เคมีของสารหลั่งจากราก ระบบภูมิคุ้มกันของพืช และลักษณะเฉพาะตัวสามารถมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญ (ทั้งแบบเดี่ยวและแบบรวมกัน) ต่อไมโครไบโอมที่เป็นประโยชน์กับพืชและปฏิกิริยาของเชื้อโรค เรายังอยู่ในช่วงเริ่มต้นของการทำความเข้าใจความซับซ้อนของไมโครไบโอมที่มีประโยชน์ต่อพืชและการต้านทานโรคของโฮสต์ ดังนั้น การวิจัยในอนาคตควรมุ่งเน้นไปที่การพิจารณาว่าไมโครไบโอมที่เป็นประโยชน์ต่อพืชมีอิทธิพลต่อการต้านทานโรคทั้งในพันธุ์ที่อ่อนแอและต้านทานอย่างไร และความแตกต่างระหว่างทั้งสองพันธุ์อย่างไร ซึ่งสามารถให้โอกาสใหม่ในการพัฒนาพันธุ์ที่ต้านทานโรคและควบคุมการระบาดของโรคในอนาคต นอกจากนี้ เป็นเรื่องที่น่าสนใจที่จะสำรวจว่าพืชที่อ่อนแอปล่อยสารประกอบระเหยง่าย (VOCs) อย่างไรในระหว่างการโจมตีของเชื้อโรคหรือการพัฒนาของโรค ซึ่งสามารถกระตุ้นระบบภูมิคุ้มกันของพืชหรือการชุมนุมของไมโครไบโอมในพืชข้างเคียง ทำให้พวกมันตื่นตัวและต้านทานต่อการโจมตีของเชื้อโรคที่ต้องการ VOCs ทำหน้าที่เป็นสัญญาณในอากาศในการสื่อสารระหว่างพืชกับพืชหรือพืชกับจุลินทรีย์ ซึ่งสามารถช่วยพืชในการพัฒนาและรับมือกับความเครียดทั้งทางตรงและทางอ้อม

herba cistanches side effects

มีการบันทึกไว้อย่างดีว่าพืชปล่อยโมเลกุลอินทรีย์ที่ระเหยได้หลากหลายชนิดเมื่อพวกมันติดเชื้อจากจุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดโรค เช่น อะโรเมติกส์ เทอร์พีน อนุพันธ์ของกรดไขมัน และสารประกอบที่มีไนโตรเจน รวมทั้งไฟโตฮอร์โมนที่ระเหยง่าย เมทิลแจสโมเนต และเมทิลซาลิไซเลต ซึ่งดูเหมือนจะให้ความต้านทานโรคทั้งทางตรงและทางอ้อม [51] ในอนาคต การผสานรวมเครื่องมือวิเคราะห์และเครื่องมือระดับโมเลกุลจำเป็นต้องถอดรหัสบทบาทของสารอินทรีย์ระเหยง่ายที่ผลิตโดยพืชหรือไมโครไบโอมที่เป็นประโยชน์ในการต้านทานโรคในระบบโรคพืชต่างๆ ยิ่งไปกว่านั้น VOCs จากพืชและไมโครไบโอมที่เป็นประโยชน์ร่วมกันหรือแตกต่างกันอย่างไรในการกระตุ้นระบบภูมิคุ้มกันของพืช เป็นหนึ่งในงานวิจัยที่น่าตื่นเต้นที่สุดในด้านไมโครไบโอมจากพืช

cistanche libido