_ Photorhabdus luminescens este un adevărat polivalent : Bacteria patogenă a insectelor ajută, de asemenea, la combaterea infestării fungice

Pentrul viitor de alimente este de așteptat să se agraveze în multe părți ale lumii. În acest sens, sunt explorate tehnici biologice durabile care ar putea crește randamentul cerealelor și altor culturi alimentare și care, spre deosebire de utilizarea pesticidelor chimice, sunt compatibile cu mediul. Bacteria Photorhabdus luminescens este deja folosită ca bioinsecticid pentru a proteja culturile împotriva unei game largi de insecte dăunătoare. Cercetătorii de la Universitatea Johannes Gutenberg Mainz (JGU) din Germania au demonstrat recent că P. luminescens poate proteja plantele împotriva infecțiilor fungice.

O formă de celulă secundară a bacteriei este responsabilă pentru acest efect suplimentar. Această variantă colonizează mai întâi miceliul fungic și apoi îl distruge prin degradarea chitinei, o componentă majoră a peretelui celular al ciupercilor. Rezultatele acestei cercetări ar putea fi foarte semnificative în viitor, în special în ceea ce privește producția de cereale. „Vedem aceasta ca o oportunitate primordială de a face agricultura mai ecologică și mai durabilă cu ajutorul acestor bacterii”, a spus profesorul Ralf Heermann de la JGU.

Metodele biologice pot duce la randamente mai mari ale culturilor

Ca și alte plante, culturile sunt susceptibile la stresul mediului, la boli și la infestarea cu dăunători. Acest lucru are un impact asupra randamentului culturilor și asupra producției alimentare și ridică îngrijorări cu privire la securitatea alimentară în lumina creșterii populației globale. Cele mai mari pierderi agricole sunt atribuite invaziei buruienilor, dăunătorilor animalelor și, de asemenea, bolilor plantelor cauzate de bacterii, ciuperci și viruși. În trecut, utilizarea intensivă a agenților chimici de protecție a plantelor a asigurat recolte mai mari și a îmbunătățit astfel aprovizionarea cu alimente. Cu toate acestea, acest lucru a venit cu prețul daunelor mediului, al riscului de toxicitate fatală pentru oameni și organismele nețintă, cum ar fi insectele polenizatoare, și nu în ultimul rând modificarea nedorită a compoziției microbiomului solului.

Un abordare alternativă este utilizarea agenților biologici, cum ar fi rizobacteriile care promovează creșterea plantelor și nematozii care atacă insectele dăunătoare. Acestea sunt două exemple de tehnici agricole noi și durabile pentru combaterea dăunătorilor plantelor.

Celulele primare ale Photorhabdus luminescens ucid insectele și le fac să strălucească

Printre aceste abordări mai durabile se numără utilizarea Photorhabdus. luminescens ca organism benefic care distruge larvele de insecte. Această bacterie trăiește în simbioză cu mici nematozi care pătrund în larvele de insecte și ulterior eliberează bacteria în interiorul lor. Aceasta secretă apoi numeroase toxine care duc la moartea larvelor de insecte, producând simultan o enzimă bioluminiscentă numită luciferază care face ca larvele moarte să strălucească.

Cu aproximativ doi ani în urmă, grupul de cercetare al profesorului Ralf Heermann a descoperit că există o celulă fenotip suplimentară de P. luminescens care, deși nu este capabilă să sufere simbioza cu nematozii, este capabilă să supraviețuiască în sol singură. Acest tip de celulă secundar este genetic identic cu forma primară, dar îi lipsesc anumite proprietăți fenotipice, cum ar fi bioluminiscența. Cu toate acestea, conform noilor descoperiri ale grupului, aceste celule secundare sunt extraordinar de eficiente împotriva infecției fungice.

Folosind plante de roșii de vită ca exemplu, echipa de microbiologi a lui Heermann a arătat că infestarea cu ciuperca fitopatogenă Fusarium graminearum poate fi prevenită. de bacterii în timp ce colonizează hifele fungice, descompunând chitina de acolo. Oamenii de știință au reușit, de asemenea, să identifice mecanismul molecular responsabil care implică o enzimă numită chitinază și o proteină care leagă chitina. Acest lucru permite bacteriilor să dizolve structura unei ciuperci, în special peretele celular al acesteia, și să inhibe eficient creșterea ciupercilor.

O nouă aplicație potențială pentru a promova creșterea plantelor și pentru a proteja împotriva infecțiilor fungice

„În plus, am reușit să arătăm că tipul de celulă secundară al bacteriei colonizează în special hifele fungice. pune în mișcare unul dintre primele mecanisme care protejează plantele împotriva agenților patogeni”, a explicat dr. Nazzareno Dominelli, membru al echipei Heermann și autorul principal al lucrării recent publicate. „Datorită rezultatelor noastre, putem propune acum o nouă utilizare pentru P. luminescens — ca organism care promovează atât creșterea plantelor, cât și protejează plantele împotriva infecțiilor fungice.”

Echipa de cercetare intenționează să continue investigarea promițătorilor. potențialul pe care P. luminescens îl oferă în ceea ce privește protecția biologică a culturilor. Indicațiile inițiale sugerează că tipul de celule secundare, neluminiscente, care caută în mod activ rădăcinile plantelor, poate oferi beneficii biotehnologice suplimentare pentru agricultură.

Cercetarea a fost publicată în Applied and Environmental Microbiology.

(Fluierul)