นักวิจัยปรับตัวรับภูมิคุ้มกันพืชให้รู้จักเชื้อราโรคไหม้ได้กว้างขึ้นอย่างไร?

* รูปภาพใช้เพื่อประกอบเนื้อหาเท่านั้น อาจไม่ใช่ภาพเหตุการณ์จริงหรือภาพจริงจากเรื่องในบทความ

งานในวารสาร Science Advances ปรับตัวรับภูมิคุ้มกันจากข้าวบาร์เลย์และข้าวสาลีให้ตรวจจับโปรตีนจากเชื้อราโรคไหม้ได้มากขึ้น ผลนี้มาจากการทดสอบในห้องทดลอง จึงยังไม่บอกว่าพืชทั้งต้นจะต้านโรคได้แค่ไหน

เชื้อรา Magnaporthe oryzae ทำให้เกิดโรคไหม้ในธัญพืช และปล่อยโปรตีนที่เรียกว่าเอฟเฟกเตอร์ (effector) เข้าไปรบกวนการทำงานของเซลล์พืช ตัวรับภูมิคุ้มกันบางชนิดตรวจพบโปรตีนเหล่านี้แล้วส่งสัญญาณให้พืชตั้งรับ คำว่า “รู้จักเชื้อรา” ในที่นี้จึงหมายถึงการตรวจจับโปรตีน ไม่ใช่ความจำแบบสัตว์

ทีมศึกษาตัวรับกลุ่ม tandem kinase (TKP) สองชนิด ได้แก่ Rmo2 ในข้าวบาร์เลย์และ Rwt7 ในข้าวสาลี ส่วน HMA ของตัวรับทำหน้าที่จับโปรตีนจากเชื้อรา โดย Rmo2 จับ PBY2 ส่วน Rwt7 จับ PWT7

นักวิจัยใช้โครงสร้างโปรตีนเป็นแนวทาง แล้วเปลี่ยนกรดอะมิโนบางตำแหน่งใน HMA ให้ตัวรับรุ่นทดลองจับเป้าหมายได้กว้างขึ้น ตัวรับที่ปรับแล้วจับ PBY2 และ PWT7 ได้ทั้งคู่ พร้อมยังจับโปรตีนเป้าหมายเดิมของแต่ละตัวได้ ผลนี้แสดงว่าการปรับ HMA ช่วยขยายชนิดโปรตีนที่ตัวรับตรวจจับได้ในระบบทดลอง

ในใบพืชทดลอง Nicotiana benthamiana ทีมใช้วิธี split GAL4 RUBY ดูว่าตัวรับจับกับ effector ในเซลล์หรือไม่ สีแดงที่เกิดขึ้นเป็นสัญญาณว่ามีปฏิสัมพันธ์ระหว่างโปรตีน วิธีนี้ไม่ได้วัดการตอบสนองภูมิคุ้มกันในธัญพืช

ทีมทดสอบการตอบสนองภูมิคุ้มกันอีกชุดในโปรโตพลาสต์ข้าวสาลีพันธุ์ Kronos โดยวัดสัญญาณลูซิเฟอเรสซึ่งลดลงเมื่อเซลล์ถูกกระตุ้นจนตาย ผลพบว่า Rmo2+ ตอบสนองต่อ PBY2 และ PWT7 ส่วน Rwt7+ ตอบสนองต่อ PWT7 แต่ไม่ตอบสนองต่อ PBY2 แม้ HMA ที่ปรับแต่งของ Rwt7+ จะจับ PBY2 ได้ในการทดสอบโปรตีนบริสุทธิ์

ทีมยังทดลองให้เชื้อกับใบต้นกล้าข้าวบาร์เลย์และข้าวสาลี แต่การทดลองนี้ใช้ตัวรับตามธรรมชาติที่พืชมีอยู่ ไม่ใช่ตัวรับรุ่นปรับแต่งที่ออกแบบให้จับโปรตีนสองชนิดได้ ผลทดสอบการติดเชื้อจึงยังตอบไม่ได้ว่าตัวรับที่ปรับแล้วจะช่วยป้องกันโรคในต้นพืชได้หรือไม่

ผลที่รายงานจึงอยู่ที่การเพิ่มความสามารถในการตรวจจับโปรตีนของตัวรับในระบบทดลอง ขั้นต่อไปต้องทดสอบตัวรับรุ่นนี้ในต้นพืช เพื่อดูว่าความสามารถดังกล่าวช่วยลดโรคไหม้ในข้าวบาร์เลย์หรือข้าวสาลีได้จริงเพียงใด

ขอบคุณภาพประกอบจาก https://graphic.in.th