Учените са проектирали микробиома на растенията за първи път, повишавайки разпространението на „доброто“ бактерии които предпазват растението от болести.
Оризови тераси – илюстративна снимка. Кредит за изображение: Pixabay (Безплатен лиценз на Pixabay)
Откритията публикувано в Nature съобщенията от изследователи от университета в Саутхемптън, Китай и Австрия, може значително да намали нуждата от разрушителни за околната среда пестициди.
Обществената осведоменост за значението на нашия микробиом – безброй микроорганизми, които живеят в и около телата ни, най-вече в червата ни, нараства. Нашите чревни микробиоми влияят върху метаболизма ни, вероятността да се разболеем, имунната ни система и дори настроението ни.
Растенията също са домакини на огромно разнообразие от бактерии, гъбички, вируси и други микроорганизми, които живеят в техните корени, стъбла и листа. През последното десетилетие учените интензивно изследват растителните микробиоми, за да разберат как те влияят върху здравето на растението и неговата уязвимост към болести.
„За първи път успяхме да променим състава на микробиома на растението по целенасочен начин, повишавайки броя на полезните бактерии, които могат да предпазят растението от други, вредни бактерии“, казва д-р Томислав Чернава, съавтор на доклада и доцент по взаимодействията растения-микроб в Университета на Саутхемптън.
„Този пробив може да намали зависимостта от пестициди, които са вредни за околната среда. Постигнахме това в оризовите култури, но рамката, която създадохме, може да се приложи към други растения и да отключи други възможности за подобряване на техния микробиом. Например микробите, които увеличават снабдяването на културите с хранителни вещества, биха могли да намалят нуждата от синтетични торове.
Международният изследователски екип откри, че един специфичен ген, открит в клъстера за биосинтеза на лигнин на оризовото растение, участва в оформянето на неговия микробиом. Лигнинът е сложен полимер, открит в клетъчните стени на растенията – биомасата на някои растителни видове се състои от повече от 30 процента лигнин.
Първо, изследователите забелязаха, че когато този ген беше деактивиран, имаше намаляване на популацията на някои полезни бактерии, потвърждавайки значението му в състава на микробиомната общност.
След това изследователите направиха обратното, свръхекспресирайки гена, така че той произведе повече от един специфичен тип метаболит – малка молекула, произведена от растението гостоприемник по време на неговите метаболитни процеси. Това увеличи дела на полезните бактерии в растителния микробиом.
Когато тези проектирани растения са били изложени на Xanthomonas oryzae – патоген, който причинява бактериален пригор в оризовите култури, те са значително по-устойчиви на него от дивия тип ориз.
Бактериалната болест е често срещана в Азия и може да доведе до значителна загуба на добив от ориз. Обикновено се контролира чрез използване на замърсяващи пестициди, така че производството на култура със защитен микробиом може да помогне за укрепване на продоволствената сигурност и да помогне на околната среда.
Изследователският екип сега проучва как може да повлияе на присъствието на други полезни микроби, за да отключи различни ползи за здравето на растенията.
Хомеостазата на микробиома върху оризовите листа се регулира от прекурсорна молекула на биосинтезата на лигнин е публикувана в Nature съобщенията и е достъпен онлайн.
Източник: Университета в Саутхемптън
