Planter beskytter seg mot sykdomsframkallende mikroorganismer
Akkurat som dyr utsettes planter for mange ulike sykdomsframkallende mikroorganismer, blant annet virus, bakterier, sopp og rundormer. Mange av mikroorganismene er vertsspesifikke, det vil si at de bare kan infisere et begrenset antall nært beslektede arter. Den sopplignende protisten Phytophtora infestans, som forårsaker tørråte på potet, er for eksempel helt ufarlig for eple og hvete. De fleste plantearter er imidlertid potensielle verter for flere titalls mikroorganismer, og plantene har utviklet et avansert immunforsvar for å beskytte seg mot disse.
Forsvaret kan deles inn i et permanent forsvar og et indusert forsvar. Det permanente forsvaret består av fysiske og kjemiske barrierer, og kan sammenlignes med våre medfødte barrierer, for eksempel hud og slimhinner. Det induserte forsvaret utløses når en plantecelle "sanser" en mikroorganisme, og skal i første rekke hindre at mikroorganismen sprer seg til andre deler av planten.
Det permanente forsvaret
I likhet med dyr har planter permanente, fysiske barrierer som mikroorganismer må passere for å gjøre skade på planten. Noen eksempler er celleveggen, barken på trær og busker samt det voksaktige laget (kutikula) som finnes på ytterhuden til bladene.
Planter produserer giftstoffer, såkalte toksiner, som utgjør et permanent kjemisk forsvar mot enkelte mikroorganismer. Slike stoffer er lagret i vakuolene, på planteoverflaten eller i jorda rundt planten.
Hvitløk rammes av og til av soppsykdommen løkskjellflekk, som gir karakteristiske svarte flekker på løkskjellene. Rød og gul løk blir sjelden infisert. Det er fordi de skiller ut et stoff som hindrer at soppen etablerer seg.
Det induserte forsvaret
I motsetning til dyr har ikke planter egne forsvarsceller som kan transporteres med et sirkulasjonssystem og komme det infiserte vevet til unnsetning. Dette betyr at hver enkelt plantecelle må kunne reagere på mikroorganismer.
Plantecellene har et overvåkingssystem bestående av reseptorer som gjenkjenner mikroorganismer. Felles for reseptorene er at de gjenkjenner molekyler som finnes hos større grupper av mikroorganismer, og som det er vanskelig for mikroorganismen å endre på. Dette er en egenskap som plantecellene deler med fagocyttene i vårt uspesifikke immunforsvar. Alle planteceller har for eksempel en reseptor som binder seg til proteinet flagellin, som bygger opp flagellene til bakterier.
Når en plantecelle gjenkjenner en mikroorganisme, aktiveres det induserte forsvaret. Dette innebærer at cellen setter i verk ulike tiltak som skal hindre at mikroorganismen spres til andre deler av planten:
forsterkning av fysiske barrierer
produksjon av antimikrobielle stoffer
programmert celledød
Forsterkning av fysiske barrierer
En vanlig respons er at cellene produserer et polysakkarid (kallose) som avsettes mellom celleveggen og membranen og forsterker denne barrieren. Det samme polysakkaridet brukes til å "mure igjen" åpningene i celleveggene (plasmodesmata) som forbinder nabocellene med hverandre.
Enkelte mikroorganismer angriper ledningsvevet til planten. For å hindre at mikroorganismen sprer seg, danner plantecellene blærer, såkalte tyloser, som vokser inn i vedrørene og blokkerer dem.
Produksjon av antimikrobielle stoffer
Når en celle kjenner igjen en mikroorganisme, setter den i gang produksjon av antimikrobielle stoffer, altså stoffer som hemmer veksten til mikroorganismer. Til sammen er det oppdaget over 300 stoffer som tilhører det induserte forsvaret. Hvilke stoffer som produseres, varierer fra art til art.
Tenk gjennom
Dersom forsterkede barrierer og antimikrobielle stoffer gir økt beskyttelse, hvorfor bruker ikke planten disse tiltakene permanent?
Programmert celledød
En mer drastisk måte å begrense infeksjonen på er at cellene i det infiserte vevet ofrer seg og gjennomgår programmert celledød. Dette kalles hypersensitiv respons og kan være en effektiv strategi mot parasittiske sopper og andre mikroorganismer som er avhengige av å "suge næring" fra levende plantevev. En hypersensitiv respons etterlater karakteristiske flekker med dødt vev (nekroser) i bladet.
Det induserte forsvaret – et medfødt forsvar som avhenger av resistensgener
Evnen til å gjenkjenne og avverge en gitt mikroorganisme forutsetter at planten har resistensgener som koder for denne evnen. Det er altså ikke slik at et planteindivid kan opparbeide immunitet mot enhver trussel, slik kroppen vår har mulighet til å gjøre.
Av og til utvikler mikroorganismen en måte å omgå det induserte forsvaret på. Dersom plantepopulasjonen ikke "finner" et mottrekk – altså et nytt resistensgen – kan det få katastrofale følger. Rustsopper på korn har forårsaket store sultkatastrofer opp gjennom historien, og i 1999 ble det oppdaget en rustsopp som har evne til å omgå immunforsvaret til 90 % av mathveten i verden. Det pågår en kontinuerlig jakt på egnede resistensgener blant de ville slektningene til nytteplantene våre.
Systemisk ervervet motstand
Ved en hypersensitiv respons dannes det store mengder av et signalmolekyl, salisylsyre, som transporteres til andre deler av planten. Signalmolekylet påvirker cellene til å gå i forsvarsmodus, slik at hele planten blir beskyttet i en lengre periode. Dette kalles systemisk ervervet motstand.
Et eget forsvar mot RNA-virus
Planteceller har en egen forsvarsmekanisme som retter seg mot RNA-virus, det vil si virus med RNA som arvemateriale. De fleste plantevirus er RNA-virus. Mekanismen kalles RNA-interferens og går ut på at cellen produserer små RNA-biter som binder seg til virus-RNA, men ikke til cellens egne RNA-molekyler. Disse små RNA-bitene fungerer som veivisere for et proteinkompleks som bryter ned virus-RNA-et.