אינטראקציות בין צמחים ומיקרואורגניזמים
תחום האינטראקציות בין צמחים למיקרואורגניזמים חיוני להבנת בריאות הצמח ועמידותו למחלות. מחקר בו מאפשר פיתוח גידולים עמידים, הפחתת שימוש בחומרי הדברה, ושיפור ניצול משאבים טבעיים. הוא תורם להבנת תפקוד המיקרוביום והשפעתו על הצמח. בתקופת שינויי אקלים ומחלות מתפשטות, התחום מרכזי לחקלאות בת-קיימא וביטחון תזונתי.
צמחים אינם גדלים בבידוד - הם מוקפים במגוון עצום של מיקרואורגניזמים, המקיימים עימם אינטראקציות מורכבות. אינטראקציות אלו נעות על פני ספקטרום רחב: מקשרים סימביונטיים חיוביים התורמים לגדילה והתפתחות הצמח, ועד ליחסי פתוגן-פונדקאי הגורמים למחלות ונזקים חמורים.
תחום מחקר זה עוסק בזיהוי והבנה של אותות מולקולריים המתווכים את יחסי הגומלין בין צמחים ומיקרואורגניזמים כולל אותות שמעורבים בזיהוי הדדי, הפעלת מערכת החיסון הצמחית, מנגנוני חדירה ואלימות מצד פתוגנים, וכן ויסות רשתות גנים בצמח ובמיקרואורגניזם כאחד. הבנה מעמיקה של המנגנונים הללו תורמת ליכולת לפתח צמחים עמידים למחלות, להשתמש במיקרואורגניזמים מועילים לחיזוק הצמח, ולצמצם את התלות בחומרי הדברה.
חוקרי בית הספר עוסקים במגוון רחב של היבטים באינטראקציות בין צמחים למיקרואורגניזמים, מהבנת מנגנוני הגנה מול פתוגנים ועד חקר קהילות מיקרוביאליות מועילות. המחקרים משלבים גישות ניסיוניות עם כלים מתקדמים של ביולוגיה חישובית, ביולוגיה מולקולרית, גנומיקה ופיזיולוגיה של הצמח. תחום זה נמצא בחזית המחקר היישומי בחקלאות מודרנית, ומציע פתרונות חדשניים להגברת עמידות צמחים ושמירה על ביטחון מזון.
The field of plant-microorganism interactions is essential for understanding plant health and disease resistance. Research in this area enables the development of resistant crops, reduces the need for pesticides, and improves the use of natural resources. It contributes to our understanding of the microbiome’s function and its impact on plants. In an era of climate change and emerging diseases, this field plays a central role in sustainable agriculture and food security.
Plants do not grow in isolation—they are surrounded by a vast diversity of microorganisms that engage in complex interactions with them. These interactions span a wide spectrum, from beneficial symbiotic relationships that support plant growth and development, to pathogenic host-pathogen relationships that cause serious diseases and damage.
This field of research focuses on identifying and understanding the molecular signals that mediate interactions between plants and microorganisms. These include signals involved in mutual recognition, activation of the plant immune system, mechanisms of pathogen invasion and aggression, as well as the regulation of gene networks in both the plant and the microorganism. A deep understanding of these mechanisms enhances our ability to develop disease-resistant plants, harness beneficial microorganisms to support plant health, and reduce dependence on chemical pesticides.
Researchers at the school study a wide range of aspects related to plant-microorganism interactions, from defense mechanisms against pathogens to the study of beneficial microbial communities. Their research combines experimental approaches with advanced tools from computational biology, molecular biology, genomics, and plant physiology. This field is at the forefront of applied research in modern agriculture and offers innovative solutions for enhancing plant resilience and ensuring food security.
Researchers in this field:
Prof. Amir Sharon
Our lab has two main research areas: (1) Biology of plant pathogenic fungi and their interactions with plants, (2) Isolation of disease resistance genes from wild species and their use in development of disease resistant wheat. In the first project we study the interaction of the plant pathogenic fungus Botrytis cinerea with plants (Bi et al., 2022). We use molecular genetics as well as plant pathology approaches to obtain deep knowledge of the molecular mechanisms that regulate Botrytis – plant interactions (Bi et al., 2021) and use it for development of alternative disease control methods that will help reducing the use of synthetic fungicides. In the second project we use advanced genomic methods to isolate new disease resistance genes from a collection of wheat wild relatives (Avni et al., 2022; Yu et al., 2022a,b). We use genetic transformation and gene editing methods to generate disease-resistance wheat.
Lab Website: https://www.amirsharonlab.sites.tau.ac.il/
Prof. Adi Avni
Our lab has two main research areas: 1. We focus on understanding the signal transduction pathway by which a fungal protein effector (MAMP) induces innate immunity in plants. We address this question from several angles: We use a genetic approach, gene editing (CRISPR) to isolate the plant gene controlling the plant response to the fungal protein. 2. We develop biosensors for agriculture where we use micro and nano-scale technologies in collaboration with electrical engineering. Our goal is to develop low-cost sensors that will be integrated into the plant (i.e. leaves, stem, rhizosphere, etc.) for early detection of various parameters that are of interest to the key factors in the food chain (i.e. farmers, wholesalers, transportation, government, and the food industry in general and the customers). To do that we use bio-convergence for direct sensing of plants’ health status, using the plants as sensors themselves. In our research, we integrate methods of synthetic biology, biotechnology, and electrochemical and electronic impedance spectroscopy (EIS).
Lab Website: https://adiavni.weebly.com/
