Forskere har konstruert mikrobiomet til planter for første gang, og øker utbredelsen av "godt" bakterie som beskytter planten mot sykdom.
Risterrasser – illustrerende bilde. Bildekreditt: Pixabay (gratis Pixabay-lisens)
Funnene publisert i Nature Communications av forskere fra University of Southampton, Kina og Østerrike, kan redusere behovet for miljøødeleggende plantevernmidler betraktelig.
Det er økende offentlig bevissthet om betydningen av mikrobiomet vårt – mylderet av mikroorganismer som lever i og rundt kroppen vår, spesielt i tarmene våre. Våre tarmmikrobiomer påvirker stoffskiftet vårt, sannsynligheten for å bli syk, immunforsvaret vårt og til og med humøret vårt.
Planter er også vert for et stort utvalg av bakterier, sopp, virus og andre mikroorganismer som lever i røttene, stilkene og bladene deres. Det siste tiåret har forskere forsket intensivt på plantemikrobiomer for å forstå hvordan de påvirker en plantes helse og dens sårbarhet for sykdom.
"For første gang har vi vært i stand til å endre sammensetningen av en plantes mikrobiom på en målrettet måte, og øke antallet gunstige bakterier som kan beskytte planten mot andre, skadelige bakterier," sier Dr. Tomislav Cernava, medforfatter. av papiret og førsteamanuensis i plante-mikrobeinteraksjoner ved University of Southampton.
"Dette gjennombruddet kan redusere avhengigheten av plantevernmidler, som er skadelige for miljøet. Vi har oppnådd dette i risavlinger, men rammeverket vi har laget kan brukes på andre planter og låse opp andre muligheter for å forbedre mikrobiomet deres. For eksempel kan mikrober som øker næringstilførselen til avlinger redusere behovet for syntetisk gjødsel."
Det internasjonale forskerteamet oppdaget at ett spesifikt gen funnet i ligninbiosyntese-klyngen til risplanten er involvert i utformingen av mikrobiomet. Lignin er en kompleks polymer som finnes i celleveggene til planter – biomassen til enkelte plantearter består av mer enn 30 prosent lignin.
For det første observerte forskerne at når dette genet ble deaktivert, var det en nedgang i populasjonen av visse gunstige bakterier, noe som bekrefter dets betydning i sammensetningen av mikrobiomsamfunnet.
Forskerne gjorde det motsatte, og overuttrykte genet slik at det produserte mer av en spesifikk type metabolitt - et lite molekyl produsert av vertsplanten under dens metabolske prosesser. Dette økte andelen gunstige bakterier i plantemikrobiomet.
Når disse konstruerte plantene ble utsatt for Xanthomonas oryzae – et patogen som forårsaker bakteriell sykdom i risavlinger, de var vesentlig mer motstandsdyktige mot det enn villtype ris.
Bakteriesyke er vanlig i Asia og kan føre til betydelig tap av risutbytte. Det kontrolleres vanligvis ved å bruke forurensende plantevernmidler, så å produsere en avling med et beskyttende mikrobiom kan bidra til å styrke matsikkerheten og hjelpe miljøet.
Forskerteamet undersøker nå hvordan de kan påvirke tilstedeværelsen av andre gunstige mikrober for å låse opp ulike plantehelsefordeler.
Mikrobiom homeostase på risblader reguleres av et forløpermolekyl av ligninbiosyntese er publisert i Nature Communications og er tilgjengelig online.
kilde: University of Southampton
