Forskare har konstruerat mikrobiomet hos växter för första gången, vilket ökar förekomsten av "bra" bakterie som skyddar växten från sjukdomar.
Risterrasser – illustrativt foto. Bildkredit: Pixabay (gratis Pixabay-licens)
Resultaten som publicerades i Nature Communications av forskare från University of Southampton, Kina och Österrike, skulle kunna minska behovet av miljöförstörande bekämpningsmedel avsevärt.
Det finns en växande allmänhetens medvetenhet om betydelsen av vår mikrobiom – den myriad av mikroorganismer som lever i och runt våra kroppar, framför allt i våra tarmar. Våra tarmmikrobiomer påverkar vår ämnesomsättning, vår sannolikhet att bli sjuk, vårt immunförsvar och till och med vårt humör.
Växter är också värd för ett stort utbud av bakterier, svampar, virus och andra mikroorganismer som lever i deras rötter, stjälkar och löv. Under det senaste decenniet har forskare intensivt undersökt växtmikrobiomer för att förstå hur de påverkar en växts hälsa och dess sårbarhet för sjukdomar.
"För första gången har vi kunnat ändra sammansättningen av en växts mikrobiom på ett målinriktat sätt, vilket ökar antalet nyttiga bakterier som kan skydda växten från andra, skadliga bakterier", säger Dr Tomislav Cernava, medförfattare. av tidningen och docent i växt-mikrobeinteraktioner vid University of Southampton.
"Det här genombrottet kan minska beroendet av bekämpningsmedel, som är skadliga för miljön. Vi har uppnått detta i risgrödor, men ramverket vi har skapat skulle kunna tillämpas på andra växter och låsa upp andra möjligheter att förbättra deras mikrobiom. Till exempel kan mikrober som ökar näringstillförseln till grödor minska behovet av syntetiska gödselmedel."
Det internationella forskarteamet upptäckte att en specifik gen som finns i ligninbiosyntesklustret i risplantan är involverad i att forma dess mikrobiom. Lignin är en komplex polymer som finns i växternas cellväggar – biomassan hos vissa växtarter består av mer än 30 procent lignin.
Först observerade forskarna att när denna gen inaktiverades, fanns det en minskning av populationen av vissa nyttiga bakterier, vilket bekräftar dess betydelse i sammansättningen av mikrobiomsamhället.
Forskarna gjorde sedan motsatsen, överuttryckte genen så att den producerade mer av en specifik typ av metabolit - en liten molekyl som produceras av värdväxten under dess metaboliska processer. Detta ökade andelen nyttiga bakterier i växtmikrobiomet.
När dessa konstruerade växter utsattes för Xanthomonas oryzae – en patogen som orsakar bakterieinfektion i risgrödor, de var betydligt mer resistenta mot det än vildtypsris.
Bakteriebesvär är vanligt i Asien och kan leda till betydande förlust av risavkastning. Det kontrolleras vanligtvis genom att använda förorenande bekämpningsmedel, så att producera en gröda med en skyddande mikrobiom kan hjälpa till att stärka livsmedelssäkerheten och hjälpa miljön.
Forskargruppen undersöker nu hur de kan påverka närvaron av andra nyttiga mikrober för att låsa upp olika växthälsofördelar.
Mikrobiom homeostas på risblad regleras av en prekursormolekyl av ligninbiosyntes publiceras i Nature Communications och är tillgänglig online.
Källa: University of Southampton
