Växters försvar stärks av infektion

Växter kan minnas ett angrepp av svampar eller bakterier och under flera veckor ha ett bättre försvar mot exempelvis en virusinfektion. De har också visat sig kunna stärka sitt försvar mot virusangrepp genom tidigare infektion av samma virus. Vid SLU:s institution för växtbiologi och skogsgenetik studerar man flera aspekter på växternas försvar mot sjukdomar.

Virusinfektioner* av växter orsakar stora skördeförluster på ett stort antal ekonomiskt viktiga grödor, exempelvis potatis, sockerbeta och sädesslag. Till skillnad från växter som angrips av skadeinsekter eller svampsjukdomar kan virusinfekterade växter inte behandlas genom konventionell bekämpning. Därför är framtagandet av virusresistenta grödor ett centralt mål inom växtförädlingen.

Minns tidigare angrepp

Forskningen vid institutionen för växtbiologi och skogsgenetik, SLU, strävar mot ökad kunskap om sjukdomar i växter och hur växterna försvarar sig. De flesta växter klarar sig undan infektioner eller håller dem under kontroll. Det beror på att de har olika försvarssystem som aktiveras vid infektioner. Vid aktiveringen stimuleras ett generellt försvar som håller i sig i veckor.

Försvaret är inte bara verksamt mot den sjukdom som drabbade den först utan mot många andra sjukdomar. En bakterieinfektion kan då skydda mot en efterföljande svamp- eller virusinfektion. Det utnyttjas i jordbruket genom att man förädlar fram resistenta grödor. Man kan också stimulera försvaret genom att vaccinera med ”snälla” bakterier. Det används främst för att kontrollera svamp- och bakterieinfektioner, exempelvis när man betar utsäde med Pseudomonas brassicacearum.

Speciellt virusförsvar

För virusinfektioner har ett speciellt försvar upptäckts. Växten känner igen att den är angripen av ett virus och kan hålla nere virusnivåerna. Angrips växten av samma virus igen slår försvaret snabbt till. Växterna har alltså ett slags minne, vilket har utnyttjats för att vaccinera växter mot elakartade virus. I Brasilien har man exempelvis behandlat citrusväxter med milda isolat av Citrus tristeza-virus och fått fram ett visst skydd mot aggressivare isolat av samma virus.

Detta virusförsvar utnyttjas också för att producera transgena växter med virusresistens. En del av virusets arvsmassa sätts då in i växtens arvsmassa, vilket leder till snabb aktivering av växtens försvar då den angrips av just det viruset. En kommersiell sort av papaya, med resistens mot Papaya ringspot-virus, har utvecklats av forskare på Hawaii. Introduktionen av virusresistenta sorter har lett till minskade virusproblem och därmed ökade skördar.

Ringrostig potatis

Mopptoppvirus orsakar det allvarliga kvalitetsproblemet rostringar i potatis. Viruset överförs med en svamp, pulverskorv, som också lever i jorden. Känsliga sorter får bruna ringar i knölarna, vilket leder till att de inte kan användas till chips eller direktkonsumtion.

I ett nytt samarbetsprojekt mellan olika Östersjöländer kartläggs mopptoppvirusets utbredning och diversitet. Projektet omfattar även utveckling av resistenta potatissorter. Ansvarig för projektet i Sverige är Anders Kvarnheden. I ett annat projekt studerar Eugene Savenkov hur viruset utnyttjar värden bland annat för att förflytta sig mellan celler.

Ökad motståndskraft i oljeväxter

Christina Dixelius och hennes forskargrupp utforskar växters försvar mot svampar och bakterier. De arbetar bland annat med sjukdomar hos korsblommiga grödor (raps, rybs, kål), framför allt torröta och kransmögel. En stor del av studierna baseras på den närbesläktade modellväxten backtrav, Arabidopsis thaliana. Därutöver studerar forskargruppen försvarsmekanismer hos korn, majs, sorghum och potatis.

Även Johan Meijers stressforskning syftar till att förbättra resistensen i de odlade växterna. Han och hans kollegor utsätter sina modellväxter raps (Brassica napus) och backtrav, för skadeinsekter och olika växtpatogener för att se hur de reagerar på denna stress och hur den signaleras i växten. Detta sker i samarbete med Barbara Ekbom, institutionen för entomologi, SLU. Målet är att identifiera stressgener som sedan kan användas för att få fram mer resistenta grödor.

Nyligen har de också börjat studera hur "snälla" bakterier påverkar resistensen i växter och visat att vaccinering av raps med Bacillus amyloliquefasciens ger skydd mot flera olika svampar.