Para saintis telah merekayasa mikrobiom tumbuhan buat kali pertama, meningkatkan kelaziman 'baik' bakteria yang melindungi tumbuhan daripada penyakit.
Teres padi – gambar ilustrasi. Kredit imej: Pixabay (Lesen Pixabay percuma)
Penemuan diterbitkan dalam Alam Komunikasi oleh penyelidik dari Universiti Southampton, China dan Austria, dapat mengurangkan dengan ketara keperluan untuk racun perosak yang merosakkan alam sekitar.
Terdapat peningkatan kesedaran orang ramai tentang kepentingan mikrobiom kita - pelbagai mikroorganisma yang hidup di dalam dan di sekeliling badan kita, terutamanya dalam usus kita. Mikrobiom usus kita mempengaruhi metabolisme kita, kemungkinan kita jatuh sakit, sistem imun kita, dan juga mood kita.
Tumbuhan juga menjadi tuan rumah kepada pelbagai jenis bakteria, kulat, virus dan mikroorganisma lain yang hidup di akar, batang dan daunnya. Selama sedekad yang lalu, saintis telah menyelidik secara intensif mikrobiom tumbuhan untuk memahami cara ia mempengaruhi kesihatan tumbuhan dan kerentanannya terhadap penyakit.
"Buat pertama kalinya, kami telah dapat mengubah solekan mikrobiom tumbuhan dengan cara yang disasarkan, meningkatkan bilangan bakteria berfaedah yang boleh melindungi tumbuhan daripada bakteria berbahaya yang lain," kata Dr Tomislav Cernava, pengarang bersama kertas kerja dan Profesor Madya dalam Interaksi Tumbuhan-Mikrob di Universiti Southampton.
“Kejayaan ini boleh mengurangkan pergantungan kepada racun perosak, yang berbahaya kepada alam sekitar. Kami telah mencapai ini dalam tanaman padi, tetapi rangka kerja yang kami cipta boleh digunakan pada tumbuhan lain dan membuka peluang lain untuk meningkatkan mikrobiom mereka. Sebagai contoh, mikrob yang meningkatkan penyediaan nutrien kepada tanaman boleh mengurangkan keperluan untuk baja sintetik."
Pasukan penyelidik antarabangsa mendapati bahawa satu gen khusus yang ditemui dalam kelompok biosintesis lignin tumbuhan padi terlibat dalam membentuk mikrobiomnya. Lignin ialah polimer kompleks yang terdapat dalam dinding sel tumbuhan - biojisim sesetengah spesies tumbuhan terdiri daripada lebih daripada 30 peratus lignin.
Pertama, para penyelidik memerhatikan bahawa apabila gen ini dinyahaktifkan, terdapat penurunan dalam populasi bakteria bermanfaat tertentu, mengesahkan kepentingannya dalam solek komuniti mikrobiom.
Para penyelidik kemudian melakukan sebaliknya, mengekspresikan gen secara berlebihan supaya ia menghasilkan lebih daripada satu jenis metabolit tertentu - molekul kecil yang dihasilkan oleh tumbuhan perumah semasa proses metaboliknya. Ini meningkatkan bahagian bakteria berfaedah dalam mikrobiom tumbuhan.
Apabila loji kejuruteraan ini terdedah kepada Xanthomonas oryzae – patogen yang menyebabkan penyakit hawar bakteria pada tanaman padi, mereka jauh lebih tahan terhadapnya daripada padi jenis liar.
Hawar bakteria adalah perkara biasa di Asia dan boleh menyebabkan kehilangan hasil padi yang besar. Ia biasanya dikawal dengan menggunakan racun perosak yang mencemarkan, jadi menghasilkan tanaman dengan mikrobiom pelindung boleh membantu meningkatkan keselamatan makanan dan membantu alam sekitar.
Pasukan penyelidik kini sedang meneroka bagaimana mereka boleh mempengaruhi kehadiran mikrob bermanfaat lain untuk membuka kunci pelbagai manfaat kesihatan tumbuhan.
Homeostasis mikrobiom pada daun padi dikawal oleh molekul prekursor biosintesis lignin diterbitkan dalam Alam Komunikasi dan boleh didapati dalam talian.
sumber: Universiti Southampton
