Οι επιστήμονες κατασκεύασαν το μικροβίωμα των φυτών για πρώτη φορά, ενισχύοντας τον επιπολασμό του «καλού» βακτήρια που προστατεύουν το φυτό από ασθένειες.
Ταράτσες με ρύζι – ενδεικτική φωτογραφία. Πίστωση εικόνας: Pixabay (Δωρεάν άδεια Pixabay)
Τα ευρήματα δημοσιευτηκε σε Nature Communications από ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Σαουθάμπτον, Κίνα και Αυστρία, θα μπορούσε να μειώσει σημαντικά την ανάγκη για περιβαλλοντικά καταστροφικά φυτοφάρμακα.
Υπάρχει αυξανόμενη ευαισθητοποίηση του κοινού σχετικά με τη σημασία του μικροβιώματος μας – των μυριάδων μικροοργανισμών που ζουν μέσα και γύρω από το σώμα μας, κυρίως στα έντερα μας. Τα μικροβιώματα του εντέρου μας επηρεάζουν το μεταβολισμό μας, την πιθανότητα να αρρωστήσουμε, το ανοσοποιητικό μας σύστημα, ακόμη και τη διάθεσή μας.
Τα φυτά φιλοξενούν επίσης μια τεράστια ποικιλία βακτηρίων, μυκήτων, ιών και άλλων μικροοργανισμών που ζουν στις ρίζες, τους μίσχους και τα φύλλα τους. Την τελευταία δεκαετία, οι επιστήμονες ερευνούν εντατικά τα μικροβιώματα των φυτών για να κατανοήσουν πώς επηρεάζουν την υγεία ενός φυτού και την ευαισθησία του στις ασθένειες.
«Για πρώτη φορά, μπορέσαμε να αλλάξουμε τη σύνθεση του μικροβιώματος ενός φυτού με στοχευμένο τρόπο, ενισχύοντας τον αριθμό των ευεργετικών βακτηρίων που μπορούν να προστατεύσουν το φυτό από άλλα, επιβλαβή βακτήρια», λέει ο Δρ Tomislav Cernava, συν-συγγραφέας. της εργασίας και Αναπληρωτής Καθηγητής στις Αλληλεπιδράσεις Φυτών-Μικροβίων στο Πανεπιστήμιο του Σαουθάμπτον.
«Αυτή η ανακάλυψη θα μπορούσε να μειώσει την εξάρτηση από φυτοφάρμακα, τα οποία είναι επιβλαβή για το περιβάλλον. Το πετύχαμε αυτό στις καλλιέργειες ρυζιού, αλλά το πλαίσιο που δημιουργήσαμε θα μπορούσε να εφαρμοστεί σε άλλα φυτά και να ξεκλειδώσει άλλες ευκαιρίες για τη βελτίωση του μικροβιώματος τους. Για παράδειγμα, τα μικρόβια που αυξάνουν την παροχή θρεπτικών ουσιών στις καλλιέργειες θα μπορούσαν να μειώσουν την ανάγκη για συνθετικά λιπάσματα».
Η διεθνής ερευνητική ομάδα ανακάλυψε ότι ένα συγκεκριμένο γονίδιο που βρίσκεται στο σύμπλεγμα βιοσύνθεσης λιγνίνης του φυτού ρυζιού εμπλέκεται στη διαμόρφωση του μικροβιώματος του. Η λιγνίνη είναι ένα σύνθετο πολυμερές που βρίσκεται στα κυτταρικά τοιχώματα των φυτών – η βιομάζα ορισμένων φυτικών ειδών αποτελείται από περισσότερο από 30 τοις εκατό λιγνίνη.
Πρώτον, οι ερευνητές παρατήρησαν ότι όταν αυτό το γονίδιο απενεργοποιήθηκε, παρατηρήθηκε μείωση του πληθυσμού ορισμένων ωφέλιμων βακτηρίων, επιβεβαιώνοντας τη σημασία του στη σύνθεση της κοινότητας του μικροβιώματος.
Στη συνέχεια, οι ερευνητές έκαναν το αντίθετο, εκφράζοντας υπερβολικά το γονίδιο, έτσι ώστε να παράγεται περισσότερος από έναν συγκεκριμένο τύπο μεταβολίτη - ένα μικρό μόριο που παράγεται από το φυτό ξενιστή κατά τις μεταβολικές διεργασίες του. Αυτό αύξησε την αναλογία των ωφέλιμων βακτηρίων στο μικροβίωμα του φυτού.
Όταν αυτά τα κατασκευασμένα φυτά εκτέθηκαν σε Xanthomonas oryzae – ένα παθογόνο που προκαλεί βακτηριακή μάστιγα στις καλλιέργειες ρυζιού, ήταν πολύ πιο ανθεκτικά σε αυτό από το άγριο ρύζι.
Η βακτηριακή λοίμωξη είναι κοινή στην Ασία και μπορεί να οδηγήσει σε σημαντική απώλεια της απόδοσης του ρυζιού. Συνήθως ελέγχεται με την ανάπτυξη ρυπογόνων φυτοφαρμάκων, επομένως η παραγωγή μιας καλλιέργειας με προστατευτικό μικροβίωμα θα μπορούσε να συμβάλει στην ενίσχυση της επισιτιστικής ασφάλειας και να βοηθήσει το περιβάλλον.
Η ερευνητική ομάδα διερευνά τώρα πώς μπορούν να επηρεάσουν την παρουσία άλλων ωφέλιμων μικροβίων για να ξεκλειδώσουν διάφορα οφέλη για την υγεία των φυτών.
Η ομοιόσταση του μικροβιώματος στα φύλλα ρυζιού ρυθμίζεται από ένα πρόδρομο μόριο βιοσύνθεσης λιγνίνης δημοσιεύεται στις Nature Communications και είναι διαθέσιμο στο Διαδίκτυο.
