Forsvar hos plantar

Akkurat som dyr blir plantar utsette for mange ulike sjukdomsframkallande mikroorganismar, mellom anna virus, bakteriar, sopp og rundormar. Mange av mikroorganismane er vertsspesifikke, det vil seie at dei berre kan infisere eit avgrensa tal nærskylde artar. Den soppliknande protisten Phytophtora infestans, som forårsakar tørròte på potet, er til dømes heilt ufarleg for eple og kveite. Dei fleste planteartar er likevel potensielle vertar for fleire titals mikroorganismar, og plantane har utvikla eit avansert immunforsvar for å beskytte seg mot desse.

Forsvaret kan delast inn i eit permanent forsvar og eit indusert forsvar. Det permanente forsvaret består av fysiske og kjemiske barrierar, og kan samanliknast med dei medfødde barrierane våre, til dømes hud og slimhinner. Det induserte forsvaret blir utløyst når ei plantecelle "sansar" ein mikroorganisme, og skal i første rekkje hindre at mikroorganismen spreier seg til andre delar av planten.

Til liks med dyr har plantar permanente, fysiske barrierar som mikroorganismar må passere for å gjere skade på planten. Nokre døme er celleveggen, borken på tre og buskar og dessutan det voksaktige laget (kutikula) som finst på ytterhuda til blada.

Plantar produserer giftstoff, såkalla toksin, som utgjer eit permanent kjemisk forsvar mot enkelte mikroorganismar. Slike stoff er lagra i vakuolane, på planteoverflata eller i jorda rundt planten.

Kvitløk blir av og til ramma av soppsjukdommen laukskjelflekk, som gir karakteristiske svarte flekkar på laukskjela. Raud og gul lauk blir sjeldan infiserte. Det er fordi dei skil ut eit stoff som hindrar at soppen etablerer seg.

I motsetnad til dyr har ikkje plantar eigne forsvarsceller som kan transporterast med eit sirkulasjonssystem og kome det infiserte vevet til unnsetning. Dette betyr at kvar enkelt plantecelle må kunne reagere på mikroorganismar.

Plantecellene har eit overvakingssystem beståande av reseptorar som kjenner att mikroorganismar. Felles for reseptorane er at dei kjenner att molekyl som finst hos større grupper av mikroorganismar, og som det er vanskeleg for mikroorganismen å endre på. Dette er ein eigenskap som plantecellene deler med fagocyttane i vårt uspesifikke immunforsvar. Alle planteceller har til dømes ein reseptor som bind seg til proteinet flagellin, som byggjer opp flagellane til bakteriar.

Når ei plantecelle kjenner att ein mikroorganisme, blir det induserte forsvaret aktivert. Dette inneber at cella set i verk ulike tiltak som skal hindre at mikroorganismen blir spreidd til andre delar av planten:

• forsterking av fysiske barrierar

• produksjon av antimikrobielle stoff

• programmert celledød

Forsterking av fysiske barrierar

Ein vanleg respons er at cellene produserer eit polysakkarid (kallose) som blir avsett mellom celleveggen og membranen og forsterkar denne barrieren. Det same polysakkaridet blir brukt til å "mure igjen" opningane i celleveggene (plasmodesmata) som knyter nabocellene til kvarandre.

Enkelte mikroorganismar angrip leiingsvevet til planten. For å hindre at mikroorganismen spreier seg, dannar plantecellene blærer, såkalla tylosar, som veks inn i vedrøyra og blokkerer dei.

Produksjon av antimikrobielle stoff

Når ei celle kjenner att ein mikroorganisme, set ho i gang produksjon av antimikrobielle stoff, altså stoff som hemmar veksten til mikroorganismar. Til saman er det oppdaga over 300 stoff som høyrer til det induserte forsvaret. Kva stoff som blir produserte, varierer frå art til art.

Programmert celledød

Ein meir drastisk måte å avgrense infeksjonen på er at cellene i det infiserte vevet ofrar seg og går gjennom programmert celledød. Dette blir kalla hypersensitiv respons og kan vere ein effektiv strategi mot parasittiske soppar og andre mikroorganismar som er avhengige av å "suge næring" frå levande plantevev. Ein hypersensitiv respons lèt etter seg karakteristiske flekkar med dødt vev (nekrosar) i bladet.

Det induserte forsvaret – eit medfødd forsvar som avheng av resistensgen

Evna til å kjenne att og hindre ein gitt mikroorganisme føreset at planten har resistensgen som kodar for denne evna. Det er altså ikkje slik at eit planteindivid kan opparbeide immunitet mot alle truslar, slik kroppen vår har moglegheit til å gjere.

Av og til utviklar mikroorganismen ein måte å omgå det induserte forsvaret på. Dersom plantepopulasjonen ikkje "finn" eit mottrekk – altså eit nytt resistensgen – kan det få katastrofale følgjer. Rustsoppar på korn har forårsaka store svoltkatastrofar opp gjennom historia, og i 1999 blei det oppdaga ein rustsopp som har evne til å omgå immunforsvaret til 90 % av matkveiten i verda. Det går føre seg ei kontinuerleg jakt på eigna resistensgen blant dei ville slektningane til nytteplantane våre.

Ved ein hypersensitiv respons blir det danna store mengder av eit signalmolekyl, salisylsyre, som blir transportert til andre delar av planten. Signalmolekylet påverkar cellene til å gå i forsvarsmodus, slik at heile planten blir beskytta i ein lengre periode. Dette blir kalla systemisk erverva motstand.