เมื่อพืชได้รับไคโตซานโอลิโกแซคคาร์ไรด์ (COS) จะเป็นอย่างไร?

สารบัญ COS

การกระตุ้นพืช

การกระตุ้นพืช (elicitation) โดยใช้ไคโตซานโอลิโกแซคคาร์ไรด์ COS เป็นวิธีการชักนำ (induce) ให้พืชมีการเปลี่ยนแปลงทางสรีระและกระตุ้นให้ขีดความสามารถในการป้องกันภัยจากภายนอกดีขึ้นหรือมีการตอบสนองต่อสิ่งแวดล้อมได้อย่างเหมาะสม การกระตุ้นพืชด้วยสารอีลิซิเตอร์ (elicitors) กับไม้ผล พืชผักและพืชสมุนไพร ช่วยจุดชนวนให้พืชเหล่านั้นสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์บางชนิดขึ้นมา ผลการวิจัยเกี่ยวกับสารเมแทบอไลต์ (metabolite) ที่พืชสังเคราะห์ขึ้นมานี้ พบว่าเป็นสารที่มีสมบัติอย่างใดอย่างหนึ่งใน 3 ประการนี้ คือ

ช่วยให้พืชปรับตัวต่อสภาพแวดล้อม
มีสมบัติที่ทำให้อาหารซึ่งประกอบขึ้นจากพืชเหล่านั้น มีกลิ่นรสที่จำเพาะเจาะจง
มีสรรพคุณด้านเภสัช เช่น ช่วยให้เซลล์ของมนุษย์มีความต้านทานต่อกระบวนการออกซิเดชัน อันเป็นสาเหตุของการเกิดโรคบางชนิด

เมื่อพืชได้รับ ไคโตซานโอลิโกแซคคาร์ไรด์ (COS) แล้วจะสร้างภูมิต้านทานขึ้นมาด้วยการ

กระตุ้น (Stimulant หรือ Elicitor) สารที่สามารถกระตุ้นให้เกิดปฎิกิริยาตอบสนองในพืช
เหนี่ยวนำ (Precursor)

โดย COS จะไปกระตุ้นพืช (elicitation) เป็นวิธีการชักนำ (induce) ให้พืชผลิตฮอร์โมนพืชซึ่งเป็นอีลิซิเตอร์ที่สำคัญและพบในรายงานการวิจัยค่อนข้างมากมี 2 ชนิด

คือ กรดจัสโมนิก (JA) และ กรดซาลิซิลิก (SA)

กรดจัสโมนิก เป็นสารอินทรีย์ที่พบในพืชหลายชนิด สังเคราะห์มาจากกรดไขมัน คือกรดลิโนเลนิก มีชื่อทางเคมีว่า 2-pentenylcyclopentaneacetic acid ส่วนสารประกอบเอสเทอร์ของกรดจัสโมนิก
กรดซาลิซิลิก เป็นกรดอินทรีย์ที่เป็นอนุพันธ์ของสารฟีนอล พืชจึงสังเคราะห์กรด ซาลิซิลิกจากสารฟีนอล ชื่อเคมีของกรดซาลิไซลิกคือ Ortho hydroxybenzoic acid หรือ Phenolic acid (2-Hydroxy benzoic acid) กรดซาลิไซลิกเป็น ฮอร์โมนที่ช่วยให้พืชรับรู้การเข้ามาโจมตีของเชื้อโรคกรดซาลิไซลิก กรดจาสโมนิก และ เมทิลจาสโมเนต มีความสามารถในการกระตุ้นให้เกิดการแสดงออกของยีน อันมีผลต่อวิถีการสังเคราะห์สารหลายวิถี (pathways) ด้วยกันจึงทำให้พืชผลิตสารได้หลายชนิด

หลักการทำงานของอีลิซิเตอร์ (COS)

คือการตอบสนองของพืชต่อสภาพแวดล้อม และการตอบสนองของพืชเมื่อได้รับอีลิซิเตอร์

1. การตอบสนองของพืชต่อสภาพแวดล้อมในระบบป้องกันตัวของพืชนั้น แต่ละเซลล์

จะมีความสามารถในการปรับตัว ภายหลังที่ได้รับเชื้อโรคแล้ว หรือกระทบกับสภาพแวดล้อมที่ไม่เหมาะสม จนเกิดความเครียดจากสิ่งแวดล้อมนั้นและนำไปสู่การตอบสนอง เพื่อป้องกันมิให้เกิดผลกระทบต่อการดำรงชีวิตของพืช สำหรับกระบวนการตอบสนองเพื่อต่อสู้กับเชื้อโรค ซึ่งเกิดขึ้นหลังการติดเชื้อและพืชรอดตายจากการติดเชื้อนั้น เรียกว่า Systemic Acquired Resistance (SAR) หรือความต้านทานโรคที่ถูกกระตุ้นให้เกิดขึ้นหลังจากที่พืชติดโรคนั้นแล้ว

2. การตอบสนองของพืชเมื่อได้รับอีลิซิเตอร์การตอบสนองของพืชเมื่อได้รับอีลิซิเตอร์

มี 3 ขั้นตอน

2.1 เริ่มจากโปรตีนตัวรับหรือรีเซ็บเตอร์ (receptor protein) ที่เยื่อหุ้มเซลล์รับอีลิซิเตอร์ ตัวรับอีลิซิเตอร์มีลักษณะคล้ายเอนไซม์โปรตีนคิเนส (protein kinase) ในกรณี ของพืชที่ติดโรคจากเชื้อรา โปรตีนดังกล่าวที่เยื่อหุ้มเซลล์ก็ทำหน้าที่รับอีลิซิเตอร์จากเชื้อราได้ส่วนกรณีการติดเชื้อจากแบคทีเรีย โปรตีนตัวรับอาจอยู่ในไซโทโซล การรับอีลิซิเตอร์ คือ การเริ่มต้นของกระบวนการส่งสัญญาณสำหรับกระตุ้นให้พืชมีความต้านทาน

2.2 การถ่ายโอนสัญญาณไปยังส่วนที่รับผิดชอบในการตอบสนองต่อการรุกรานของเชื้อโรค โดยระบบสัญญาณภายในเซลล์จะเริ่มทำงาน

2.3 การตอบสนอง โดยใช้กลไกการต่อต้านเชื้อโรคหลายกลไกด้วยกัน เช่น

(1) ใช้เอนไซม์เพื่อควบคุมความเครียดจากภาวะออกซิเดชัน (oxidative stress)

(2) เกิดออกซิเจนชนิดรีแอกทีฟ (reactiveoxygen species, ROS) และไนโตรเจนชนิดรีแอกทีฟ (reactive nitrogen species หรือ RNS เช่น ไนทริกออกไซด์ หรือ NO) ขึ้นอย่างมากเพื่อทำลายเซลล์ของเชื้อโรค

(3) การตอบสนองแบบว่องไวยิ่ง (hypersensitive response) และมีการตายของกลุ่มเซลล์โดยกำหนด (programmed cell death) ตรงเนื้อเยื่อที่เซลล์เป็นโรค

(4) กระตุ้นการทำงานของยีนอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับความต้านทานโรค มีการสังเคราะห์

กรดจาสโมนิก และส่งกระจายไปยังทุกส่วนของต้นเพื่อควบคุมการสังเคราะห์สารปฏิชีวนะในอวัยวะทุกส่วน

(5) เสริมแนวป้องกันทางกายภาพ ขวางการลุกลามของเชื้อโรค เช่น เพิ่มสารลิกนินในผนังเซลล์

(6) กระตุ้นการแสดงออกของยีน ซึ่งทำหน้าควบคุมการสร้างเมแทบอไลต์ทุติยภูมิโดยสังเคราะห์ปัจจัยการถอดรหัส (transcription factors) ขึ้นมาใหม่ และส่งเสริมการสร้าง RNAสำหรับการสังเคราะห์โปรตีนที่ต้องการ