نجح العلماء في هندسة الميكروبيوم في النباتات لأول مرة، مما أدى إلى تعزيز انتشار العناصر "الجيدة" بكتيريا التي تحمي النبات من الأمراض.
مصاطب الأرز – صورة توضيحية. حقوق الصورة: Pixabay (ترخيص Pixabay مجاني)
الموجودات نشرت في طبيعة الاتصالات يمكن أن يؤدي ذلك، بواسطة باحثين من جامعة ساوثامبتون، الصين والنمسا، إلى تقليل الحاجة إلى المبيدات الحشرية المدمرة للبيئة بشكل كبير.
هناك وعي عام متزايد بأهمية الميكروبيوم الذي نعيش فيه - وهو عدد لا يحصى من الكائنات الحية الدقيقة التي تعيش داخل أجسامنا وحولها، وعلى الأخص في أمعائنا. تؤثر الميكروبات المعوية لدينا على عملية التمثيل الغذائي لدينا، واحتمال إصابتنا بالمرض، ونظام المناعة لدينا، وحتى مزاجنا.
تستضيف النباتات أيضًا مجموعة كبيرة ومتنوعة من البكتيريا والفطريات والفيروسات والكائنات الحية الدقيقة الأخرى التي تعيش في جذورها وسيقانها وأوراقها. على مدى العقد الماضي، أجرى العلماء أبحاثًا مكثفة على الميكروبات النباتية لفهم كيفية تأثيرها على صحة النبات وقابلية تعرضه للأمراض.
يقول الدكتور توميسلاف سيرنافا، المؤلف المشارك: "للمرة الأولى، تمكنا من تغيير تركيبة الميكروبيوم في النبات بطريقة مستهدفة، مما أدى إلى زيادة أعداد البكتيريا المفيدة التي يمكنها حماية النبات من البكتيريا الضارة الأخرى". للورقة وأستاذ مشارك في التفاعلات بين النبات والميكروبات في جامعة ساوثهامبتون.
"هذا الاختراق يمكن أن يقلل الاعتماد على المبيدات الحشرية الضارة بالبيئة. لقد حققنا ذلك في محاصيل الأرز، لكن الإطار الذي أنشأناه يمكن تطبيقه على نباتات أخرى وفتح فرص أخرى لتحسين الميكروبيوم الخاص بها. على سبيل المثال، يمكن للميكروبات التي تزيد من توفير المغذيات للمحاصيل أن تقلل من الحاجة إلى الأسمدة الاصطناعية.
اكتشف فريق البحث الدولي أن جينًا محددًا موجودًا في مجموعة التخليق الحيوي للجنين في نبات الأرز يشارك في تشكيل الميكروبيوم الخاص به. اللجنين هو بوليمر معقد موجود في جدران خلايا النباتات - وتتكون الكتلة الحيوية لبعض الأنواع النباتية من أكثر من 30 في المائة من اللجنين.
أولاً، لاحظ الباحثون أنه عندما تم تعطيل هذا الجين، كان هناك انخفاض في عدد بعض البكتيريا المفيدة، مما يؤكد أهميتها في تكوين مجتمع الميكروبيوم.
ثم فعل الباحثون العكس، حيث قاموا بالإفراط في التعبير عن الجين بحيث أنتج أكثر من نوع واحد محدد من المستقلبات - وهو جزيء صغير ينتجه النبات المضيف أثناء عمليات التمثيل الغذائي. أدى هذا إلى زيادة نسبة البكتيريا المفيدة في الميكروبيوم النباتي.
عندما تعرضت هذه النباتات الهندسية ل زانثوموناس أوريزاي - العامل الممرض الذي يسبب اللفحة البكتيرية في محاصيل الأرز، وكانت أكثر مقاومة له من الأرز البري.
اللفحة البكتيرية شائعة في آسيا ويمكن أن تؤدي إلى خسارة كبيرة في محصول الأرز. وعادةً ما يتم التحكم فيه عن طريق نشر المبيدات الحشرية الملوثة، لذا فإن إنتاج محصول يحتوي على ميكروبيوم وقائي يمكن أن يساعد في تعزيز الأمن الغذائي ومساعدة البيئة.
يستكشف فريق البحث الآن كيف يمكنهم التأثير على وجود ميكروبات مفيدة أخرى لفتح فوائد صحية نباتية مختلفة.
يتم تنظيم توازن الميكروبيوم على أوراق الأرز بواسطة جزيء أولي من عملية التخليق الحيوي للجنين تم نشره في طبيعة الاتصالات ومتاح عبر الإنترنت.
المصدر جامعة ساوثهامبتون
