Hayatımızın devamlılığı bir bakıma yeşil bitkilere, onların gerçekleştirdikleri hayati tepkimelere ve onlardan elde edilen ürünlere bağlıdır. Otçul da etçil de beslensek birincil besin kaynağı olarak bitkilere ihtiyaç duyarız. Bu yüzden bitkilerin sürdürülebilir üretimleri ve verimleri bizler için çok önemlidir. Bu amaçla sık sık doğayı koruma konusunda çalışmalar ve bilgilendirmeler yapılmaktadır. Peki sizce bitki alemini koruyan tek faktör biz miyiz? Bitkiler kendilerini korumak için mekanizmalar geliştirmişler midir? Biz insanlarda olduğu gibi onlarda da hastalıklara karşı savaşan bir bağışıklık sistemi var mıdır? Genel olarak hareketsiz olan bitkiler kendilerini olumsuz faktörlerden nasıl korurlar?
En basit yapılı canlılarda bile kendinden olanı tanıma ve yabancıyı ayırt edebilme yeteneği mevcuttur. Omurgalılarda yabancı maddelerin organizmaya girmesi ile başlayan birbiri ile ilişkili birçok biyolojik reaksiyon gerçekleşir. Yabancı maddeye karşı savunma yanıtlarının oluşması için birçok sistem, organ ve hücre görev alır. Bitkiler hareketsiz canlılardır ve bulundukları yerde çok sayıda zararlı organizma ve dış etmenle ile baş etmek durumunda kalırlar. Bu yüzden birçok zararlı organizmaya karşı doğal savunma mekanizmaları geliştirmişlerdir. Hayvanlar gibi bitkiler de topluca patojen olarak adlandırılan bakteri, virüs ve mantarların neden olduğu hastalıklara karşı kendilerini savunmak zorundadır. Hem bitkiler hem de hayvanlar, patojenlerin organizmaya ulaşmasını engelleyen temel fiziksel yapılara sahiptir. Bir bitkinin dış tabakası patojenleri dışarıda tutan ilk savunmadır. Bitkinin dış tabakası olan epidermisin kendisi de belirli bitki kısımlarında ek katmanlarla korunur. Bu ek koruma katmanlarına örnek olarak, ağaç kabukları ve yapraklar üzerinde mumsu bir kütiküla tabakaları verilebilir. Bu fiziksel savunma bariyerlerinin haricinde bitkiler ayrıca patojenler veya böcekler için toksik olan kimyasallar üretirler. Bu maddelerin pek çok farklı türü vardır ve çok azı tanıdıktır. Bu maddeler insanlar için zararlı değildir. Örneğin, kahve, çay ve kakaoda bulunan kafein, birçok patojenik mantar için toksiktir.
Patojenler dış savunmaları aşıp organizmayı işgal ettiğinde yani organizma patojen tarafında enfekte olduğunda, bağışıklık sistemini devreye girer. Bitki bağışıklık sistemi, bazı yönlerden hayvan bağışıklık sistemlerine benzer, ancak yine de önemli farklılıkları vardır. Örneğin insanlar, tüm omurgalılar gibi, vücuda giren istilacıları aramak için tüm organizmanın etrafında dolaşan, özel hücreleri içeren bir bağışıklık sistemine sahiptir. Ayrıca, daha önce karşılaşılmış patojenleri tanıyabilen ve tekrarlayan enfeksiyonlara karşı bağışıklık kazanabilen adaptif bir bağışıklık tepkisi oluşturulabilir. Ancak, bitkiler hem bu tarz mobil bağışıklık hücrelerinden hem de adaptif bir bağışıklık sisteminden yoksundur. Bitki bağışıklık sistemi, yalnızca tüm hücreler için aynı olan bireysel hücre seviyesinde çalışır. Bu bağışıklık sisteminin iki aşaması vardır. İlk olarak belirtilmelidir ki bitki hücresi, bir patojenle ilişkili spesifik moleküler kalıpları tanıyabilen çeşitli reseptörlere sahiptir. Bitki hücrelerinin tanıdığı patajonle ilişkili bu spesifik modeller, mikropta bulunan proteinler olabilir. Bitki hücresi buna benzer bir örüntü tanındığında, bitki savunma sistemlerini harekete geçirir. Harekete geçen savunma sistemi ile patojenin bitkide kolonize olarak çoğalması ve yayılması zorlaştırılır. Bu sistemin ürettiği bazı savunma tepkileri, alkalizasyonu veya antimikrobiyal bileşiklerin üretimini artırarak bitki hücresi ortamını patojen için toksik hale getirmeyi kapsar. Diğer tepkiler ise stomaların kapanması veya hücre duvarlarının kalınlığının artması gibi zırhlama savunmalarını tetikler.
Bir başka savunma mekanizması olarak ise enfeksiyon bölgesinde programlanmış hücre ölümünü (apostoz) içeren yanıtlar oluşturulur. Bu bölgelerdeki bitki hücrelerinin programlanmış ölümü patojenin bitkinin diğer hücrelerine yayılmasını sınırlar. Bu durumlarda gözlenen apostoz, yapraklarda veya çiçeklerde kahverengi lekeler olarak kendini gösterir.
Birçok cevabı içeren bu karmaşık bağışıklık sistemi, bitki hücrelerindeki belirli genlerin anlatımını arttıran maddeler tarafından moleküler düzeyde düzenlenir. Bu genler, yalnızca patojene doğrudan karşı koyan maddelerin üretimini etkilemekle kalmaz. Aynı zamanda bitkideki diğer hücrelere sinyaller göndererek bitkinin savunma mekanizmalarını harekete geçirme yeteneğini geliştirir.
Tarımda uygulamalarında, bitkilerde oluşabilecek hastalıklar büyük bir risk faktörüdür. Elde edilmesi planlana mahsuller, üretim kolaylığı için tam anlamıyla bir monokültür oluşturmak üzere yetiştirilir. Monokültür hedef bir bitki türünün belirlenen bölgede yaygın olarak uzun yıllar boyunca yetiştirilmesine dayanan bir tarımsal yöntemi ifade eder. Bitkilerde oluşabilecek hastalıklar ile bu amaç sekteye uğrabilmektedir. Patojenler, mahsul bitki topluluklarında potansiyel olarak yıkıcı etkilere sebep olarak çok daha kolay yayılabilirler. Bu sebeple genel bağlamda küresel olarak ekinlerin en az %30'u hastalık nedeniyle kaybedilmektedir. Bu nedenle birçok bitki patolojisi araştırması, tarımsal değeri olan bitkilere odaklanmıştır. Araştırmacıların hastalığa karşı bitki direncinin moleküler temelini anlamaları ile bitki bağışıklığına yönelik araştırmaları da son yıllarda büyük ölçüde artmıştır. Öte yandan bitki ıslahçıları da uzun bir süredir hastalıklara karşı dirençli bitkiler seçerek direncin olmadığı yerlerde direnç oluşturmak için melezler türler oluşturmak üzere çalışmalar yürütmektedirler. Daha yakın zamanlarda ise araştırmacılar genetik mühendisliği tekniklerini kullanarak bitkilere hastalığa dirençli genler eklemeye başlamışlardır.
Aşırı sıcaklık, kuraklık veya yüksek nem gibi stres koşullarında bitki hastalıklarının öldürücülüğü artabilir. İklim değişikliği, bitkilerin hastalığa karşı direncini olumsuz etkilediğinden küresel gıda sektörünü tehdit etme potansiyeline sahiptir. Bu nedenle bitkilerin hastalıklara karşı geliştirilmesi gereken bağışıklığı, insanın hayatta kalması için de kritik hale gelmiş bir konudur.
