مقدمه

   ميکرو ارگانيزم  به منظور به دست آوردن مواد غذايی ميزبان و ايجاد رابطه پارازيتی، ابتدا بايد از لايه محافظ خارجی ميزبان عبور کند. پاتوژنهای گياهی به روشهای مختلفی وارد گياه ميزبان ميشوند.بين پاتوژنها از نظر نحوه ورودشان يعنی آنهايی که به طور مستقيم و از طريق لايه محافظ گياه وارد ميشوند و آنهايی که از منافذ ورود وارد گياه می شوند يک تمايز وجود دارد. مسير ورود مهمترين فاکتور تعيين کننده شروع تشکيل رابطه ميزبان _ پاتوژن است.

محل تماس بين پاتوژن و ميزبان را منطقه آلودگی((infection court مي نامند. البته اين مورد برای پاتوژنهای هوازی و خاکزی متفاوت است.اگر چه تماس پاتوژنهای هوازی و خاکزی شبيه به هم هستند و بايد از لايه های محافظ خارجی ميزبان نفوذ کنند، اما برای اين پاتوژنها شرايط محيطی کاملا متفاوت است.

در سالهای اخير بررسی های زيادی در مورد تاثير فاکتورهای فيزيکی، شيميايی و بيولوژيکی روی رفتار پاتوژن انجام شده است.فاکتورهايی که روی جوانه زنی اسپور قارچ اثر می گذارند، شامل رطوبت، دوره رطوبت روی سطح برگ، دما، نور، مواد غذايی در دسترس و کيفيت ترشحات ميزبان می باشد. ترشحات برگها و ريشه ها شامل چندين ماده شيميايی از قبيل قندها، اسيدهای آمينه، نمکهای معدنی، ترکيبات فنول و آلکالوييد ها می باشد.

هر کدام از اينها ممکن است باعث تحريک و رشد پاتوژن و يا جلوگيری از جوانه زنی آن شوند.

تشخيص ميزبان توسط بيمارگر

     ترشحات ريشه در تعيين رفتار قارچهای خاک که توليد اسپورهای متحرک می کنند اهميت خاصی دارند. اين اسپورها به صورت Chemotactically در منطقه رشد ريشه جذب ميزبان ميشوند .

     در عمل تفاوت قابل توجه فيزيکی و شيميايی بين سطوح خارجی و لايه سطحی گياه در اندامهای مختلف وجود دارد و بنابراين کوتيکول از نظر ترکيب و ضخامت روی سطح برگها ، گلها و ميوه ها با هم متفاوت است . اين تفاوت همچنين در مناطق مختلف يک ارگان مشابه ديده می شود.از ديگر فاکتورهاي موثر در ساختار و ترکيب لايه های خارجی شامل شرايطی است که گياه در آن رشد می کند و مرحله رشدی که گياه در آن قرار دارد.  

     هنوز چگونگی اين عمل که بيمارگرها از چه طريق ميزبان خود را از موجودات ديگر تشخيص می دهند و بالعکس کاملا شناخته نشده است.فرض بر اين است که هنگام تماس بيمارگربا يک سلول ميزبان، اتفاقی می افتد که واکنش نسبتا سريعی در دو موجود را به جريان می اندازد که اجازه رشد بيشتر و پيشرفت بيماری را داده و يا مانع آن می شود. ماهيت اين رويداد اوليه هنوز در هيچ يک از ترکيبات بيمارگر _ ميزبان  شناخته نشده است، اما احتمالا مواد بيوشيميايی ساختمانی يا مسيرهای شيميايی در اين امر نقش دارند و ممکن است به يکی از صورتهای زير باشد:

1. مولکولهای محرکه ويژه (Elicitor) توسط يک موجود زنده توليد شده و تشکيل مواد ديگر به وسيله ارگانيزم ديگر را تحريک می کند.

2. توليد محلهای اختصاصی ميزبان که با نقاط دريافت کننده ويژه ای

     (Specific Receptor Sites) در بيمارگرها واکنش می دهند.

3. رهاسازی هورمونهايی که بر روی رشد و توسعه ارگانيسم ديگر اثر می گذارند.به عنوان مثال آنزيمهايی که ديواره سلول يا غشا را تغيير می دهند و در تعادل يونها دخالت می کنندو پلی ساکاريد هايی که از عبور آب و مواد غذايی ممانعت می کنند و پروتئينها يا گليکو پروتئينهايی که با پلی ساکاريدهای ديواره سلول يا غشا واکنش می دهند.

زمانی که سيگنالهای دريافت شده توسط بيمارگر برای رشد و تکثير آن مناسب باشد، بيماری ايجاد می شود .

واکنش در سطح گياه:

چسبيدن (Adhision)

     فرايند آلودگی (Infection) از زمانی که اسپورهای قارچی روی ميزبان حساس قرار می گيرند شروع می شود . اسپورهای هوازاد که از طريق باد پخش می شوند، اولين مشکل آنها چسبيدن به سطح ميزبان است .چسبيدن يک مرحله حياتی در استقرار قارچ روی سطح گياه قبل از شروع آلودگی است.چسبندگی اوليه ممکن است در اثر واکنشهای هيدروفوبيک با کوتيکول گياه انجام شود. بعد از جوانه زنی اسپور که در نتيجه آن لوله تندشی (germ tube) ايجاد می شود يک لايه  Sheath)يا Extracellular matrix) اطراف لوله تندشی را می پوشاند و اين باعث چسبيدن آن به سطح ميزبان می شود . پروتئين ها و گليکوپروتئينهای موجود در اين لايه در اتصال اسپور به سطح نقش دارند.

     برخی از اين پروتئين ها هيدروفوبيک هستند.اين پروتئين ها غنی از سيستئين هستند. Sheath ممکن است دارای آنزيمهای تجزيه کننده (مثل کوتيناز) باشد که در روی سطح گياه اثر بگذارد. يک مثال جالب در اين مورد Magnaporthe grisea (بلاست برنج) است. اسپورهای اين قارچ دارای ساختاری در نوکشان هستند که اتصال را آسان می کند. اسپورها دارای بسته موسيلاژی در نوک هستند که شبيه يک چسب (glue) برای نگه داشتن کنيدی روی سطح برگ عمل می کند. (حتی در صورت وجود آب جاری) اين قارچ همچنين سختی سطح و هيدروفوبيک بودن سطح را درک می کند.

     فعاليتهای آنزيمی مختلف بوسيله پوشش موسيلاژی در اسپورها شناسايی شده است. کنيدی های Erisyph graminis زمانی که با سطح گياه تماس برقرار مي کنند، استراز آزاد می سازند. اين آنزيمها باعث تغيير سطح کوتيکول در زمان چسبيدن اسپور يا تشکيل لوله تندشی در سطح برگ می شوند.

جوانه زنی اسپور

     اغلب بيمارگرها در مرحله رشد رويشی قادر هستند بلافاصله آلودگی را شروع کنند، ولی اسپور قارچها ابتدا بايد جوانه بزند و برای جوانه زدن به حرارت مناسب و نيز رطوبت احتياج دارند تا بيمارگر بتواند به داخل گياه نفوذ کند در غير اين صورت خشک شده و مي ميرد . بيشتر اسپورها بعد از تشکيل و رها شدن بلافاصله جوانه می زنند، ولی برخی ديگر به يک دوره خواب با طول متفاوت احتياج دارند و سپس جوانه می زنند.

جوانه زنی اسپورها اغلب در اثر انتشار مواد غذايی از سطح گياه است که هر چه ماده غذايی مترشحه (قندها و اسيدهای آمينه ) بيشتر باشد، تعداد زيادتری از اسپورها و با سرعت بيشتر جوانه می زنند.

موانع موجود در جوانه زنی اسپور

     در بعضی مواقع جوانه زنی اسپور بعضی بيمارگرهای ويژه تنها توسط مواد مترشحه از سطح يک ميزبان حساس انجام می شود. در برخی حالات ديگر از جوانه زنی اسپور توسط موادی که از گياه به داخل آب موجود در سطح گياه آزاد می شودجلوگيری شود.همچنين ممانعت ممکن است توسط موادی که در داخل اسپورها است و يا توسط ميکرو فلور ساپروفيت موجود روی سطح گياه ايجاد شود.

تفاوت مکانيسم های آلودگی ميزبان توسط پاتوژن های هوازاد وخاکزاد:

پاتوژن های خاکزاد

     انواعی از موجودات ذره بينی آنتاگونيست که باعث ايجاد متابوليتهای سمی می شوند، به طور همزمان با قارچها در خاک زندگی می کنند.به اين جهت اسپور برخی از قارچهای خاکزی قادر به جوانه زنی در برخی خاکها نبوده و يا لوله تندشی آنها سريعا از بين می رود که چنين پديده ای قارچ ايستايی (Fungistatic) نام دارد. خاکهايی را که چنين پديده ای در آن رخ می دهد خاکهای سرکوبگر(Suppressive Soils) گويند.اما معمولا در هنگام رشد گياه، ترشح موادی توسط ريشه باعث خنثی سازی حالت قارچ ايستايی شده و اسپورها قادر به جوانه زنی و توليد آلودگی خواهند شد.

     تراوشات ريشه در خاک، مانند قندهای ساده و اسيدهای آمينه در آلودگی مهم هستند زيرا ااسپورها و کلاميدوسپورها را تحريک به جوانه زنی می کنند و موجب رشد هيفها و حرکت کموتاکسيک زﺋوسپورها به سمت ريشه می شوند.جذب اين تراوشات توسط قارچ توانايی آلودگی را با فراهم کردن غذا برای رشد هيفها افزايش می دهد.شدت بيماری با افزايش رطوبت خاک به سمت اشباع تشديد می شود.

Pythium      به ميزان کمی تحت تاثير فشار دی اکسيد کربن و کاهش اکسيژن قرار می گيرد و از اين جهت اين قارچ بر رقبايش مزيت دارد. ريشه درختانی که در معرض آب قرار دارند، تراوشات بيشتری توليد می کند و اين فاکتور حمله قارچ را تحريک می کند .قدرت ميزبان و قارچ می تواند تحت تاثير عوامل محيطی قرار گيرد.

پاتوژن های هوازاد

     رطوبت بالا توليد زﺋوسپور را تحريک می کند .آب فراوان برای پراکندگی آنها لازم است و مبادلات گازی گياه را محدود می کند و ميزبان از طريق کاهش سطح اکسيژن تحت فشار قرار دارد.

چگونه سيگنالهای خارجی باعث تغييرات رشد در قارچها می شوند؟

به طور کلی چهار فاکتور در اين امر دخالت دارند:

1) چسبندگی و اتصال نياز به درک توپوگرافی سطح ميزبان دارد و اين از طريق موسيلاژ لوله تندشی ميسر ميشود.در تاييد اين موضوع اين که درک تماسی و چسبندگی می تواند بوسيله تيمار کردن لوله های تندشی با آنزيمهای پروتئوليتيکی از بين برود، وقتی ترکيبات پروتئينازی چسبندگی را تخريب می کند.

2) موقعيت Spitzenkorper مهم است. زيرا لوله تندشی روی سطوح ناهموار رشد می کند و Spitzenkorper محل اتصال را تعيين می کند.

3) ميکروگرافهای الکترونی و استفاده از پرتوهای فلورسنت نشان می دهد که يک چگالی بالا از عناصر ميکرواسکلتون مثل ميکروتوبولها، در ناحيه محدود شده لوله تندشی به يک سطح وجود دارد.

4) استفاده از تکنيکهای خاصی نشان می دهد که غشا دارای کانالهای کلسيم فعال کشيده است.

     کلسيم به عنوان يک يون سيگنال دهنده مهم در سلولهای يوکاريوتيک است و می تواند به عنوان يک پيام دهنده ثانويه سيگنالهای انتقالي را در سطح سلول را دريافت و هدايت کرده ودر يک ژن بيان شود.

     بنابر اين يک تغيير در توپوگرافی می تواند باعث استرس ناحيه ای در غشای سلول قارچ شده و به دنبال آن روی يونهای کلسيم وسيتواسکلتون اثر کرده و تغيير جهت را سبب شود.

البته فاکتورهای شيميايی ديگر نيز به عنوان receptor در غشای قارچی وجود دارد .

تروپيسم هيف و اسپور در قارچها

     نوعی تروپيسم در قارچهای Oomycota (water moulds) نسبت به محرکهای خارجی وجود داردکه در مورد Pythium aphanidermatum اين طور است که زﺋوسپورهايی که به صورت سيست در آمده اند، در آب به آنها اجازه رشد داده می شود، در حالی که يک طرف اين سيستها nutrient rich agar قرار دارد.

     سيستهای زئوسپور دارای يک نقطه از قبل تعيين شده برای جوانه زنی هستند. به حالات متفاوتی اين سيستها قرار گرفتند. هيفهای جوان در همه جهات جوانه زدند اما سپس دوباره به سمت nutrient rich agar رشد کردند.

     اين حالت تروپيسم ظاهرا در قارچهای واقعی وجود ندارد و انواع ديگری از تروپيسم در آنها ديده می شود.در مورد اسپور بيشتر قارچها يک نقطه ثابت برای جوانه زنی وجود ندارد و آنها تقريبا از هر نقطه ای از اسپور جوانه می زنند و اين تحت تاثير فاکتورهای خارجی هم می تواند باشد.

     مثلا قارچ Idriella bolleyi (Deuteromycota) اسپورهای ان روی ريشه های جوان و بدون ديواره گياهچه های گندم اسپری شدند و سپس روی يک لايه نازک از water agar رشد داده شدند.

    اسپورها روی سطح ريشه های موئين زنده تقريبا هميشه به نظر می آيد در جهتی به سمت دور شدن از ريشه جوانه بزنند و لوله تندشی در جهت دور شدن از ريشه رشد می کند. در حالت مخالف آن اسپورها روی سطح ريشه های موئين  مرده به سمت ريشه جوانه زده و لوله تندشی اطراف ريشه موئين می پيچد و در آن نفوذ می کند.

    فاکتورهای عامل اين تروپيسم متفاوت نسبت به ريشه زنده و مرده در مورد اين قارچ هنوز ناشناخته است. نوع ديگر تروپيسم Thigmatropism  در زنگها است که در قسمتهای بعدی شرح داده می شود.

رشد انتهايی هيف در قارچها

     هيفهای قارچی به طور مداوم از انتهای نوکشان گسترش می يابند. جايی که مواد جديد ديواره ساخته می شود. نهايت سرعت گسترش نوک هيف 40 ميکرومتر در هر دقيقه است. اين در نتيجه حرکت مداوم مواد از مناطق مسن تر هيف به سمت نوک هيف است. به اين روش گسترش هيف apical growth گفته می شود.

مکانيزم رشد انتهايی هيف

      مطالعات فراساختاری هيفهای قارچی راهنمای موثری برای شناخت مکانيزم رشد انتهايی هيف است.

     در انتهای هيف در حال رشد ارگانلهای خيلی کمی وجود دارد و دارای جسمی به نام Spitzenkorper (apical body) است.اين جسم شامل مجموعه ای از وزيکولهای دارای جلد غشايی کوچک در يک ساختمان مشبک از ميکروفيلامنتها است.

Spitzenkorper      هميشه در انتهای در حال رشد وجود دارد . وقتی رشد متوقف می شود ناپديد شده و زمانی که رشد انتهايی شروع می شود اين جسم ظاهر می شود.مکانيزم رشد انتهايی به طور کلی شامل مراحل زير است :

1) ميکروتوبولهايی که باعث ساخته شدن Spitzenkorper می شود از اجسام گلژی منشا گرفته و سپس از طريق عناصر سيتواسکلتون (شايد از طريق ميکروتوبولها، ميکروفيلامنتهای اکتين وپروتئين هايی مثل ميوزين) به سمت نوک هيف منتقل می شوند.

2) وزيکولها با غشای پلاسمايی در نوک هيف ادغام شده و محتوای خود را آزاد می کنند. اين وزيکولها دارای مواد مختلفی مثل آنزيمهای مربوط به ليز شدن ديواره، آنزيمهای فعال کننده و برخی پليمرهای لازم در ساخت ديواره مانند Mannoprotein می باشند.

3) ديواره در انتهای هيف نازک بوده و از نظر ساختاری ضعيف است، بنابراين کامل شدن آن از نظر ساختاری بستگی به actin cap (يک ساختمان مشبک از فيلامنتهای اکتين) دارد. ديواره به طور پيش رونده از طريق Cross-linking پليمرهای ديواره به سمت عقب نوک هيف گسترش می يابد.

     درواقع رشد انتهايی هيف در اثر تغيير موقعيت مولکولهايی مثل گليکوپروتئين ها و پلی ساکاريدهايی مثل کيتين و گلوکان در ديواره قسمت انتهايی هيف انجام می شود. در زمان توسعه انتهای هيف اين ترکيبات تشکيل ميکروفيبريلهايی در اثر ايجاد پيوندهای هيدروژنی يا تغيير در زنجيره های پلی ساکاريدی می دهند.

نفوذ (penetration) :    

نفوذ از طريق منافذ طبيعی

     روزنه های هوايی : مهمترين اين منافذ روزنه های طبيعی هستند.جزئيات مورفولوژيکی اين ساختارها تعيين کننده اين است که آيا آلودگی می تواند اتفاق بيافتد؟

     برخی از قارچها از درک تماسی(Contact Sensing) برای تعيين محل نفوذ استفاده می کنند. يک مثال در اين مورد زنگها و سفيدکهای پودری در غلات می باشد.وقتی يوريديوسپورهای Puccinia graminis روی يک برگ از غلات جوانه می زند، لوله تندشی در جهت عمود بر رديفهای سلولهای برگ رشد می کند.

بررسی آن نشان داده که قارچ به توپوگرافی سطحی پاسخ می دهد نه به سيگنالهای شيميايی .اين رفتار برای زيادتر شدن شانس تعيين محل يک روزنه است زيرا روزنه روی خطوطی روی برگ غلات قرار دارد و موقعيت آنها در خطوط گوناگون مختلف است . اين جهت يابی برای رشد نوعی Thigmotropism است که در حقيقت پاسخ به وضع مکانی سلولها در سطح می باشد.زنگ در گياهان دولپه اين رفتار را نشان نمی دهند زيرا سلولهای سطح برگ وروزنه های دولپه ايها در رديفها مرتب نشده اند.لوله تندشی حاصل از يوريديوسپورها روزنه را تشخيص داده و از طريق ايجاد يک تورم قبل از نفوذ به نام appressorium به آن پاسخ می دهد.

     در مورد قارچ :Fusicoccum amygdalis آترپنوئيد(Fusicoccin) جريان پتاسيم را در داخل سلولهای روزنه افزايش می دهد و در نتيجه آن روزنه به طور دائمی باز می ماند. بنابراين فقدان زياد آب باعث مرگ گياه می شود.

Fusicoccin همچنين به عنوان يک توکسين عامل پژمردگی شناخته شده است.

Phytophthora       در سيب زمينی توليد زئوسپورهايی می کند که اين زئوسپورها جذب روزنه های هوايی شده در آن سيست می شوند و در زمان مناسب لوله تندشی ايجاد کرده و در سلولهای محافظ نفوذ می کند.

      هيداتودها: که منافذ کم وبيش هميشه بازی هستند ودر حاشيه و نوک برگها قرار دارند. اين منافذ به رگبرگها راه داشته و قطرات مايعی که از آن تراوش می شود، محتوی مواد غذايی مختلف است . به نظر می رسد که قارچها کمتر به استفاده از اين منافذ قادر باشند.

      عدسکها: منافذی روی ميوه ، ساقه ، غده  و غيره هستند که با سلولهايی که اتصال محکمی به هم ندارند،تشکيل شده است.عدسک ها عبور هوا را به داخل بافتها ممکن می سازند . در طول فصل رويش عدسکها باز هستند اين منافذ جای مناسبی برای ورود برخی پاتوژنها مثل Streptomyces scabies می باشند.

نفوذ از طريق زخمها(wounds)

     زخمهايی که مورد استفاده قاچها قرار می گيرند ممکن است تازه يا قديمی باشند و بافت محل زخم مرده يا له شده باشد. مرگ بافتها يا له شدن آنها می تواند نتيجه عوامل مختلفی مثل عوامل محيطی (باد، شکستگی، سائيدگی،  برخورد شن، تگرگ، يخبندان، چروکيدگی در اثر حرارت، تغذيه جانوران،عمليات زراعی و .....)و يا زخمهايی که از خود گياه بوجود می آيند مثل زخمهای محل افتادن برگ، ترکيدگی ريشه و.... بالاخره زخمهايی که توسط بيمارگرهای ديگر بوجود می آيند، باشد.

      پاتوژن های ثانويه می توانند از طريق زخمها نفوذ کند مثل عامل آنتراکنوز مرکبات که يک پاتوژن ثانويه محسوب ميشودکه با کاهش قدرت گياه در اثر سرما و يا هجوم پاتوژن های مخرب ديگر باعث مرگ گياه شود.

     ريزش برگ درختان فرصت مناسبی برای آلودگی قارچ Necteria galigena است. پيدايش ريشه های فرعی از ريشه های اصلی راه ورود مناسبی برای قارچهای خاکزاد مثل Phytophthora فراهم می کند. زخمها همچنان که راه ورود مناسبی برای پاتوژنها هستند، با ترشح مواد غنی از کربوهيدراتها و اسيد آمينه باعث تحريک جوانه زنی اسپورهای پاتوژن و يا جذب زئوسپورهای قارچ می شود.

     بافتهای مسن که هنوز به درخت متصل هستند، مسيرهای ورود می باشند و باعث سهولت حمله به بافتهای سالم توسط پاتوژنهای فرصت طلب می گردند، مثل کپک خاکستری Botrytis cinerea که از طريق گلهای مسن باقيمانده روی گياه وارد می شود.

     برخی آفات ناقلهای مهمی برای پاتوژنهای گياهی هستند. فعاليت تغذيه ای حشرات باعث ايجاد زخم در گياهان می شود. Ophiostoma nova-ulmi از طريق سوسکهای پوستخوار(Bark Beetle) وارد درخت شده و تونلهای تغذيه ای باعث دسترسی مستقيم قارچ به بافتهای آوندی شده در آنجا تکثير می شود.

     اثر نماتد و تغذيه آن روی ريشه سيب زمينی باعث ايجاد زخم و افزايش بيماری پژمردگی ناشی از  Verticillium dahliae  در گياه می شود.

 آپرسوريوم، ميخ رخنه و هوستوريوم:

آپرسوريوم((Appressorium

     بعد ازجوانه زنی اسپورها، لوله تندشی حاصل رشد کرده و بايد به سمت نقطه ای از سطح گياه حرکت کند که رخنه ميتواند از آن نقطه صورت گيرد.تعداد، طول و ميزان سرعت رشد لوله های تندشی تحت تاثير شرايط محيطی از قبيل دما، رطوبت و نيز نوع و مقدار ماده مترشحه از سطوح گياه و ميکروفلور ساپروفيت تغييرميکند.رشد لوله های تندشی از جهت توفيق در رخنه به عوامل چندی بستگی دارد که از مهمترين آنها ميتوان رطوبت و مواد شيميايی محرک بيشتر مرتبط با منافذی از قبيل زخمها، روزنه ها و عدسکها، عکسل العمل تماسی نسبت به ناهمواری سطح ميزبان که منجر به رشد عمودی لوله تندش در محل برجستگيهای کوتيکولی اطراف روزنه ها و رسيدن به روزنه ميشود و نيز عکس العمل تغذيه ای لوله های تندش به تغييرات غلظت قندها و اسيدهای آمينه موجود در طول ريشه را نام برد.

      لوله تندش با توليد مواد لعاب زا توانايي چسبيدن بيمارگر به کوتيکول ميزبان را فراهم می سازد. اين اتصال ممکن است در تمام طول لوله تندش و يا فقط در انتهای آن باشد. در نقاط اتصال لوله تندش، غالبا ديواره سلول و ساختمان کوتيکول ميزبان تغيير می يابد که احتمالا اين تغيير دراثر وجود آنزيمهای هاضم درصفحات لعاب زا ايجاد ميشود. تماس محکم با کوتيکول گياه به لوله تندش اجازه ميدهدکه سيگنالهای توپوگرافيکی و شيميايی ميزبان را حس کندکه رشد لوله تندش را تحريک يا تعيين جهت ميکند.تشخيص سطح گياه با حساسيت بالا در زنگها ديده ميشود،نوک لوله تندشی ديکاريوتيک آنها ميتواند شکل توپوگرافی کوتيکول گياه را ارزيابی کرده و احتمال ورود از طريق روزنه ها را افزايش دهد. بطور مثال قارچ Uromyces appendiculatus ارتفاع لبه سلولهای محافظ روزنه را تشخيص ميدهد که سيگنالهای شيميايی مانند الکلهای برگی نيز ميتوانند در اين امر دخالت داشته باشند. پس از تماس بيمارگر با گياه قطر ريسه قارچ در محل تماس افزايش می يابد و حباب کوچک و پهنی که آپرسوريوم ناميده ميشود، بوجود می آيد.اين عنصر سطح تماس بيمارگر و ميزبان را وسيعتر کرده و آنها را بيشتربه هم ميچسباند. از وسط آپرسوريوم اندام ظريف و باريکی که ميخ رخنه(Penetration Peg) ناميده ميشود، شروع به رشد کرده و کوتيکول و ديواره سلولی را سوراخ و از آن عبور می نمايد.

     در قارچ Magnaporte grisea ونيزدرColletotrichum spp. بودن ملانين در ديواره آپرسوريوم آنرا قادرميکندتا يک فشار اسمزی بالايی را ايجاد کند،به اين صورت که غلظت زيادی ازگليسرول را درخود جمع ميکند و بدنبال آن آب ازطريق اسمز تدريجی به داخلش کشيده شده و نهايتا اين نيرو درنوک ميخ رخنه متمرکز شده وامکان سوراخ نمودن بافت را فراهم ميسازد.لازم به ذکر است که يکی از روشهای کنترل بلاست برنج، استفاده از قارچ کشهايی نظير تری سيکلازول است که از سنتز ملانين در ديواره سلولی قارچ جلوگيری کرده و فشار آپرسوريوم را از بين ميبرد و نتيجتا مانع ورود قارچ بداخل گياه ميشود. 

بعد از حمله قارچ از استراتژيهای مختلفی در جهت بدست آوردن مواد غذايی از ميزبان استفاده ميکند:

• بين سلولی ياintercellular مثلCladosporium fulvum .
• زير کوتيکولی مثل Venturia inaequalis
• بين سلولی و داخل سلولی مثلUstilago maydis،Claviceps purpurea و مراحل مونوکاريوتيک زنگها.
• خارج سلولی با هوستوريوم در داخل سلولهای اپيدرمی مثل سفيدکهای پودری.
• بين سلولی با هوستوريوم در داخل سلولهای پارانشيمی که در زنگهای ديکاريوتيک و سفيدکهای دروغی ديده ميشود.
• نوع غير مداومی از بيوتروف که همی بيوتروف ناميده ميشود مانند عامل بلاست برنج،سفيدک دروغی سيب زمينی وColletotrichum spp..

      * پاتوژن لوبيا (C.lindemothianum)که يک همی بيوتروف است بعد از سوراخ نمودن کوتيکول و ديواره سلولهای اپيدرمی ميزبان، ابتدا بمدت يک يا چند روز بوسيله هيفهای داخل سلولی بصورت بيو تروف رشد ميکند و در مرحله بعدی هيفهای نازکی تشکيل ميشود که سلولهای ميزبان را ميکشند و رشد نکروتروفی پيدا ميکند.اما در مقابل قارچهای مولد زنگ پارازيت اجباريند و دارای هوستوريومهايی اند که بمدت چندين ماه ميتوانند تقابل پايداری را با ميزبان ايجاد کنند.

هوستوريوم يا مکينه(Haustorium)

     ميسليوم قارچهای پارازيت ممکن است روی سطح ميزبان رشد کند يا بين سلولها پراکنده شود و يا در داخل آنها نفوذ کند.اگر ميسليوم بين سلولی باشد،غذا از طريق ديواره سلولی يا غشاء پلاسمايی ميزبان جذب ميشود و اگر بداخل سلولها نفوذ کند،ديواره های هيفی در تماس مستقيم با پروتوپلاسم ميزبان قرار ميگيرند.هيفهای بين سلولی بسياری از قارچها بخصوص پارازيتهای اجباری گياهان غذای خود را از طريق اندامی بنام مکينه بدست می آورندهوستوريومها رشد اضافی هيفهای سوماتيک هستند و توليدشان احتمالا پاسخی است به محرکهای تماسی و تغذيه ای. هوستوريومها بعنوان اندامهای جذب کننده اختصاص يافته در نظر گرفته ميشوند و از نظر شکلی به صورتهای مختلف نظير دکمه مانندياگرزی(Knobe-like)،دراز(Elongated)، منشعب يا لبدار(Branched) ديده ميشود.

      با توجه به مطالعات فراساختاری درچندين قارچ، هنگاميکه يک هوستوريوم به سلول ميزبان نفوذ ميکند غشاء پلاسمايی آنرا سوراخ نميکند بلکه فقط چين می خورد. اين دو قسمت توسط بخش باريکی بنام غلاف ازهم جدا هستند.محل تقابل گياه وهوستوريوم،مکان اصلی تبادل سيگنالی بين پاتوژن و ميزبان است.هوستوريومها عموما واجد هسته بوده و دارای ضمائم سلولی مانند ميتو کندری و ريبوزوم ميباشند.در اينجا بر خلاف هيفهای بين سلولی، سيتوپلاسم قارچی نخست در داخل سلولهای مادر هوستوريوم انبار ميشود و بعدا به داخل هوستوريوم مهاجرت ميکند و اين رفتار سيتولوژيکی نشان ميدهدکه فعاليتهای اصلی متابوليکی در داخل هوستوريوم اتفاق می افتد.

مطالعه سلولی و مولکولی هوستوريوم

      محل تقابل بين ميزبان- پاتوژن منطقه ای پيچيده است و متشکل از غشاء پلاسمايی قارچ،ديواره سلولی قارچ وغشاء خارجی هوستوريوم يا) Extra Haustorium Membran (EHM  می باشد. علاوه براين يک ماتريکس بی شکل نيز بينEHM  و ديواره سلول قارچ وجود دارد که احتمالا بوسيله ميزبان ترشح ميشود و در تقابل با سلولهای ميزبان موثر است.درمحلی که گردنه هوستوريوم به ديواره سلولی رخنه ميکند، ماده ای شبيه کالوز در آنجا رسوب ميکند. ساختار هوستوريوم يک سطح پارازيتی وسيعی را نزديک منبع غذايی مانند يک کلروپلاست فراهم ميکند و باعث جذب مواد غذايی به سلول قارچی ميشود.بدست آوردن شواهد عينی فيزيولوژيکی برای تاييد اين عقيده بسيار مشکل است.

       امروزه بيشتر مطالعات روی عملکرد هوستوريوم معطوف به سفيدک پودری است.بدليل اينکه اين پارازيتها در سطح ميزبان تشکيل هوستوريوم ميدهند وبيشتر بيومس قارچ را ميتوان از آنجا جدا نمود.اگر گياهان آلوده به سفيدک سطحی توسط کربن نشاندار شده با راديوايزوتوپ تغذيه شوند،قسمتی از کربن تثبيت شده در فتوسنتزجذب قارچ ميشود.يعنی قندهای نشاندار و آمينواسيدها در قالب محلول غذايی ازEHM عبور ميکنند وسيتوپلاسم سلول اپيدرمی نقش مهمی را در تلفيق انتقال به هوستوريوم دارد وترکيب اصلی که در ابتدا از ميزبان به قارچ حرکت ميکند،قند سوکروز است.بنابراين در سفيدکهای پودری مسير جريان کربن ابتدا از کلروپلاست سلولهای ميزبان به طرف سلولهای اپيدرمی است که فاقد کلروپلاستند و سپس به هوستوريوم قارچ در اپيدرم و در آنجاست که قندهای گياهی به متابوليتهای قارچی مانند مانيتول و گليکوژن تبديل ميشوند.

* حال اين سوال مطرح است که با چه مکانيسمی مواد محلول از سلول ميزبان حرکت ميکند؟

EHM       ازنظر ترکيب و ساختاردرمقايسه باغشاء پلاسمايی ميزبان تغييرکرده بخصوص اينکه فاقد غشاء داخلی و فعاليتATPase ونيزفاقد آنزيمی است که مسئول انتقال مواد محلول باشد. بنابرين نميتواند جابجايی مواد غذايی از اين غشاء را کنترل کند وحال آنکه  غشاء پلاسمايی ميزبان و نيز غشاء پلاسمايی سلول قارچ داخل هوستوريوم فعاليت ATPase را دارند.از اينروبنظر ميرسد که پروتوپلاست قارچ وميزبان بطور فعالی در انتقال مواد محلول دخالت دارند.

EHM      دريک ناحيه بخصوصی بنام حلقه گردن ((Neckband محکم به گردن هوستوريوم متصل شده که نقش اين در افزايش کارايی جذب مانند نوارکاسپارين در ريشه است. حلقه گردن در هوستوريوم قارچهای سفيدک پودری و مراحل ديکاريوتيک زنگها وجود دارد و از آنجائيکه احتمالا بعنوان يک مانع در جريان آپوپلاست عمل ميکند،ظاهرا مواد غذايی فقط بوسيله گذرگاه نيمه نفوذ پذير غشاء خارج هوستوريومی(EHM) از ميزبان به هوستوريوم راه می يابند.چون هوستوريومهای مراحل مونوکاريوتيک زنگها فاقد حلقه گردن هستند،جذب مواد غذائی شان احتمالا کمتر ازهوستوريوم های مراحل ديگر است.

      يک ژن که به ميزان فراوان در هوستوريوم زنگها وجود دارد،ژنی است که ناقل هگزوز(گلوکز) را کد ميکند.تجزيه و تحليلهای ايمونوسيتوشيميايی بيان ميکند که اين ناقلين در غشاء پلاسمايی هوستوريوم تجمع می يابند.ژنهايی هم هستند که انتقال دهندگان 3 نوع اسيد آمينه را کد ميکنند: که اولی ليزين و هيستيدين را منتقل ميکند و بيشتر در هوستوريوم ديده ميشود،دومين ناقل فقط در هوستوريوم ديده ميشود و مشابه اولی است و سومی اسيدآمينه های گوگرددار را انتقال ميدهد.

       اين مطالعات نشان ميدهد که هر چند هوستوريومها مقدار ناچيزی از کل سطح ميسليوم بيوتروفی را دربرميگيرند، اما حجم عظيمی از قندهاوآمينواسيدها توسط اينها جذب ميشود واين نقش  مرکزی هوستوريوم را در جذب مواد غذايی از سلولهای ميزبان اثبات ميکند.علاوه برافزايش سطح جذب قارچ پارازيت، هوستوريوم در جلوگيری از واکنشهای دفاعی ميزبان ، در بيوسنتز ويتامينB1، تيامين و احيانا متابوليتهای ديگر نقش مرکزی دارد.

      قارچهای پارازيت گياهی عمدتا در راسته هایErysiphales و Uredinalesميباشندکه از نظر تغذيه ای بسيار دقيق و حساس بوده وهوستوريوم در آنها امکان آلودگی مطمئن و آسان اما در عين حال با کمترين خسارت به ميزبان را فراهم می آورد.هنگاميکه در زنگ کتان Melampsora lini يک هيف بين سلولی با سلول ميزبان مواجه ميشود، قسمت انتهايی آن با يک ديواره عرضی محدود ميشود و از سلول انتهايی که هم اکنون سلول مادر هوستوريوم ناميده ميشود، ميخ رخنه تشکيل ميگرددکه بعد از نفوذ دورترين بخش آن متورم شده و بدنه هوستوريوم را ميسازد.

      در راستهErysiphales هوستوريومها در جنسهای مختلف به اشکال متفاوت ديده ميشوند. سوکروز نشان دار شده با کربن 14 در ميزبان نشان داد که اين قند از طريق هوستوريوم به ميسليوم زاينده منتقل شد. اين انتقال طی مراحل اوليه رشدميسليوم زاينده شديد بود ودر مراحل آخر، رنگ پذيریو نشاندار بودن کاهش يافت.اين داده ها نشان ميدهد که تهيه غذا در مراحل اوليه رشد ميسليوم زاينده ضروری است که متابوليتهای محصول عمدتا در هيفها ذخيره ميشوند و در مراحل رشد بعدی ميسليوم بطور فزاينده ای مستقل تر به تهيه مواد غذايی از ميزبان می پردازد ومتابوليتهای خود آن رشد اندامهای بارده را فراهم می آورد.

منابع:

1- اگريوس، جرج، ن.1376.آسيب شناسی گياهی(جلد1).ترجمه مهر آوران، حميد.انتشارات دانشگاه اروميه

2- الهی نيا، ع.1377.قارچ شناسی و بيماريهای گياهی. انتشارات دانشگاه گيلان.

3- اينگولد، سی. تی.و هادسون، اچ،جی.1376.زيست شناسی قارچها.ترجمه نصر اصفهانی، مهدی.انتشارات گلبهار   اصفهان.

4-Alexopoulos,C.J.,and Mims,C.W.1983.Introductory Mycology      Wiley Eastern Limited,New Dehli.                

5-Mendgen,K.Hahn,M. Plant infection and the establishment of fungal biotrophy.                                                                         

6-K. Mendgen ,M. Hahn, and H. Deising. 1996.Morphologenesis and mechanisms of penetration by plant pathogenic fungi.Journal of Phytopathology,34:367-86.

7)A.Dean.1997. Signal pathways and appressorium morphogenesis. .Journal of Phytopathology.35:211-34.

8)Mechanisms of pathogenesis.available on internet at: www.agsci.ubc.ca/courses/agro/426/ AGRO426.kronstad.02.fungal.interactions.01.pdf