Δημοφιλείς Αναρτήσεις

Επιλογή Συντάκτη - 2019

Αποσπάστε το μικροβιακό φυτό

Anonim

Με τον ανθρώπινο πληθυσμό να αναρριχείται από 7.4 δισεκατομμύρια σε περισσότερα από 11 δισεκατομμύρια ανθρώπους μέχρι το 2100, ορισμένοι επιστήμονες ελπίζουν ότι ο χειρισμός του μικροβιακού φυτού θα μπορούσε να ανοίξει νέους τρόπους για να αντιμετωπίσει την αυξανόμενη ζήτηση για τρόφιμα.

διαφήμιση


Ωστόσο, η αναπαραγωγή ευνοϊκότερων κοινοτήτων μικροβίων εντός και επί των φυτών καλλιέργειας μπορεί να είναι ευκολότερη σε ορισμένους φυτικούς ιστούς και σε συνθήκες ανάπτυξης από άλλες, σύμφωνα με μελέτη που διεξήχθη από ερευνητές στο πανεπιστήμιο του Duke.

Τα αποτελέσματα εμφανίζονται στις 12 Ιουλίου στις Nature Communications .

Αναφέρετε το μικροβιοκτόνο και οι περισσότεροι άνθρωποι σκέφτονται την τεράστια στρατιά των μικροσκοπικών βακτηρίων και μυκήτων που αναπτύσσονται μέσα στο ανθρώπινο σώμα, βοηθώντας μας να αφομοιώσουμε τα τρόφιμά μας και να καταπολεμήσουμε τη μόλυνση.

Αλλά τα φυτά φιλοξενούν επίσης εκατομμύρια μικροβίων που έχουν τεράστιο αντίκτυπο στην υγεία και την ανάπτυξη των φυτών. Τα ευεργετικά βακτήρια που ζουν μέσα και πάνω στις ρίζες και τα φύλλα μπορούν να βοηθήσουν τα φυτά να απορροφήσουν ορυκτά και θρεπτικά συστατικά από το έδαφος, να αποκρούσουν τα παθογόνα και να αντέξουν το αλάτι, τη θερμότητα και την ξηρασία.

Προηγούμενες μελέτες έχουν δείξει ότι τα γονίδια ενός φυτού μπορούν να διαμορφώσουν το μικροβιακό του στο εργαστήριο, αλλά πολύ λιγότερες μελέτες έχουν μετρήσει την έκταση στην οποία το μικροβιακό φυτό βρίσκεται υπό γενετικό έλεγχο στον τομέα.

"Μπορεί να υπάρχουν χιλιάδες διαφορετικά είδη βακτηρίων σε ένα μόνο φύλλο", δήλωσε η πρώτη συγγραφέας Maggie Wagner, η οποία ήταν μεταπτυχιακός φοιτητής στο Duke τη στιγμή της μελέτης. "Το ερώτημα είναι: ποιοι παράγοντες επηρεάζουν τα μικρόβια που καταλήγουν να ζουν μέσα στο φυτό;"

Για να ξεπεραστούν οι σχετικές επιδράσεις των γονιδίων, του περιβάλλοντος και άλλων παραγόντων του φυτού, οι Wagner και οι συνάδελφοί τους χρησιμοποίησαν την αλληλουχία DNA για να αναλύσουν το μικροβιοκτόνο ενός αγριολούλουδα Boechera stricta όπου αναπτύσσεται άγριο στα Rocky Mountains.

Γενετικά ίδιες γραμμές του φυτού βλαστήθηκαν από σπόρους σε θερμοκήπια στο Δούκα και στη συνέχεια μεταμοσχεύθηκαν ως φυτά σε τρεις πειραματικούς κήπους στο κεντρικό Αϊντάχο.

Δύο με τέσσερα χρόνια αργότερα, οι ερευνητές επέστρεψαν στη συγκομιδή των φυτών. Αναλύουν την αλληλουχία του βακτηριακού DNA στις ρίζες και τα φύλλα των 440 ατόμων.

Όταν σύγκρισαν τις βακτηριακές αλληλουχίες που βρήκαν σε βάσεις δεδομένων γνωστών μικροβίων, οι ερευνητές ανίχνευσαν σχεδόν 4.000 είδη βακτηρίων που ζούσαν μέσα στα φυτά.

Τα προστατοβακτήρια και τα ακτινοβακτήρια ήταν οι πιο συνηθισμένες βακτηριακές ομάδες. Οι ρίζες φιλοξενούν δύο έως δέκα φορές περισσότερους τύπους βακτηριδίων παρά φύλλα.

Οι περιβαλλοντικές διαφορές μεταξύ τοποθεσιών και μεταξύ ετών - όπως το pH του εδάφους, η υγρασία και η θερμοκρασία - είχαν τη μεγαλύτερη επιρροή στο βακτηριακό μακιγιάζ των φυτών.

Κατά μέσο όρο, το 5% ή λιγότερο της διακύμανσης της μικροβιακής ποικιλότητας ελέγχθηκε από τη φυτική γενετική. Η επίδραση των φυτικών γονιδίων ήταν ισχυρότερη στα φύλλα παρά στις ρίζες και διέφερε σημαντικά από το ένα σημείο στο άλλο.

"Υπάρχει μεγάλο ενδιαφέρον για την αξιοποίηση της δύναμης των μικροβιοκτόνων για την υγεία των φυτών, ειδικά για τα φυτά καλλιέργειας", δήλωσε ο Wagner, τώρα μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Τμήμα Φυτοπαθολογίας στο Πανεπιστήμιο της Βόρειας Καρολίνας.

Οι γεωργικές εταιρείες καλύπτουν ήδη σπόρους με ευεργετικά μικρόβια ή τα προσθέτουν στο έδαφος για να ενισχύσουν την παραγωγή καλλιεργειών όπως η σόγια και το καλαμπόκι και να μειώσουν την εξάρτησή μας από τα λιπάσματα και τα φυτοφάρμακα.

Αυτά τα αποτελέσματα υποστηρίζουν την ιδέα ότι είναι επίσης δυνατό να χρησιμοποιηθεί η παραδοσιακή αναπαραγωγή φυτών για να διαμορφωθεί το μικροβιακό φυτό. Αλλά τουλάχιστον για καλλιέργειες στην ίδια φυτική οικογένεια με το Boechera, όπως το λάχανο και το μπρόκολο, η αναπαραγωγή ενός καλυτέρου μικροβιακού μπορεί να είναι ευκολότερη στα φύλλα από τις ρίζες και μια μικροβιακή κοινότητα που εκτρέφεται αληθινή σε μία θέση ή ομάδα καλλιεργητικών συνθηκών μπορεί να μην είναι αξιόπιστη κληρονόμησε σε άλλους.

"Τα μικροβιομίες θα μπορούσαν να είναι ένα πολύ χρήσιμο εργαλείο για τη βελτίωση της γεωργικής παραγωγικότητας ενόψει της αύξησης του πληθυσμού και της αλλαγής του κλίματος", δήλωσε ο Wagner, "αλλά το σχεδιασμό ενός αποτελεσματικού προγράμματος αναπαραγωγής θα μπορούσε να είναι πολύ πιο δύσκολο από ό, τι πιστεύουν ορισμένοι.

διαφήμιση



Ιστορία Πηγή:

Τα υλικά που παρείχε το πανεπιστήμιο Duke . Πρωτότυπο γραμμένο από τον Robin A. Smith. Σημείωση: Το περιεχόμενο μπορεί να επεξεργαστεί για στυλ και μήκος.


Βιβλιογραφία :

  1. Maggie R. Wagner, Derek S Lundberg, Tijana G. del Rio, Susannah G. Tringe, Jeffery L. Dangl, Thomas Mitchell-Olds. Ο γονότυπος και η ηλικία του ξενιστή διαμορφώνουν τα μικροβιακά φυλλώματος και ρίζας ενός άγριου πολυετούς φυτού . Nature Communications, 2016; 7: 12151 DOI: 10.1038 / NCOMMS12151