09:27 2023-03-22
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Echipa explorează microbiomul frunzelor în culturile bioenergetice perene
_ Echipa explorează microbiomul frunzelor în plante perene culturi bioenergetice
„Te-ai întrebat vreodată despre viața pe frunză?” Ashley Shade, cercetător de la Centrul de Cercetare în Bioenergie din Marele Lacuri (GLBRC), pune o întrebare simplă, dar merită investigată.
Partea supraterană a plantelor în care locuiesc microbii, sau filosferă, reprezintă cea mai mare suprafață de mediu de pe plantă. O mare parte din această zonă este cultivată ca agricultură cultivată, iar înțelegerea interacțiunilor dintre plante și microorganismele care trăiesc pe suprafața lor ne poate ajuta să dezvoltăm practici de management agricol care pot crește productivitatea și rezistența culturilor.
În noua lor publicație. Studiul, colaboratorii Departamentului de Energie Bioenergie Centrul de Cercetare de la GLBRC și Centrul pentru Bioenergie Avansată și Inovare a Bioproduselor (CABBI) analizează complexitatea vieții pe o frunză.
Plantele perene, cum ar fi ierbii și miscanthus, sunt o țintă crucială. pentru dezvoltarea durabilă a biocombustibililor. Pe lângă faptul că produc cantități mari de biomasă care poate fi convertită în biocombustibili și bioproduse, culturile perene oferă o gamă largă de servicii ecosistemice care sprijină eforturile de atenuare a schimbărilor climatice, cum ar fi captarea gazelor cu efect de seră și stimularea ciclului nutrienților în sol.
Ca toate plantele, plantele perene găzduiesc o mare varietate de microbi, iar mulți dintre acești microbi beneficiază gazdele lor. De exemplu, unii microbi asociați plantelor pot crește productivitatea plantei și pot oferi o anumită protecție împotriva factorilor de stres de mediu, cum ar fi căldura și seceta. Din acest motiv, gestionarea microbiomului plantelor este un instrument propus pentru a promova creșterea și rezistența culturilor, ceea ce este deosebit de important în fața schimbărilor climatice globale. Alături de reproducerea selectivă și practicile de teren bazate pe date, managementul microbiomului este de așteptat să fie esențial în producția durabilă de materii prime pentru biocombustibili.
Diferitele părți ale unei plante găzduiesc diferiți microbi. Mulți cercetători în ultimii ani au studiat interacțiunile plantă-microb care au loc în rizosferă - zona subterană din jurul rădăcinilor - care joacă un rol cheie în capacitatea plantei de a absorbi apă și nutrienți. Cu toate acestea, filosfera supraterană, care include suprafețele frunzelor, găzduiește și câteva microorganisme foarte importante.
Anume, microbii filosferei sunt cunoscuți că joacă roluri în ciclul carbonului și protejează plantele de agenții patogeni dăunători. Deoarece materiile prime de biocombustibil perene, cum ar fi miscanthus și switchgrass, sunt adesea selectate pentru a maximiza suprafața frunzelor, înțelegerea microbiomului filosferei și a interacțiunilor plante-microbi care au loc acolo este de așteptat să joace un rol foarte important în capacitatea noastră de a îmbunătăți producția de materie primă.
În studiul recent publicat, „Activitățile sezoniere ale microbiomului filosferei culturilor perene”, cercetătorii au folosit instrumente de secvențiere a genelor și instrumente bioinformatice de ultimă oră pentru a identifica ce microbi trăiesc și cresc pe frunzele culturilor bioenergetice și cum acești microbi. răspund plantelor pe tot parcursul sezonului de vegetație.
Studiul, publicat în Nature Communications, a fost condus de cercetătoarea CABBI Sustainability Theme Adina Howe, profesor asociat la Universitatea de Stat din Iowa de Inginerie Agricolă și Biosisteme; și Shade de la GLBRC, profesor asociat de științe ale plantelor, solului și microbilor la Universitatea de Stat din Michigan.
„Miscanthus și switchgrass sunt cunoscute că împărtășesc microbi filosfere comuni”, a spus Howe. „În acest studiu, arătăm când cresc în mod activ și identificăm ceea ce fac. Trăind pe frunze, acești microbi pot biosintetiza produse naturale care pot fi importante pentru răspunsul la factorii de stres al plantelor”.
Pentru a studia microbiomii frunzelor și dinamica acestora de-a lungul sezonului de vegetație, cercetătorii au colectat microbiomi de frunze de ierburi și miscanthus lunar, din mai până în noiembrie.
Din aceste mostre, echipa de cercetare a secvențiat metagenomul și metatranscriptomul microbiomilor. Un metagenom este o colecție de toate genele care pot fi găsite printre indivizii dintr-un grup (adică, grupul de gene care ar putea fi potențial exprimate), în timp ce un metatranscriptom se referă în mod specific la genele care sunt exprimate în mod activ de către indivizii dintr-un grup. . Folosind instrumente bioinformatice, au fost analizate metagenomul și metatranscriptomul microbiomilor, dezvăluind tipurile de microbi prezenți în filosferă și expresia lor genică pe tot parcursul sezonului de creștere.
Acest studiu indică faptul că microbii frunzelor cresc activ și exprimă gene. care produc diverși metaboliți. De exemplu, genele asociate cu producția de terpene au fost exprimate frecvent în filosferă. Terpenele sunt interesante deoarece sunt folosite ca molecule de semnalizare în plante și bacterii și pot ajuta la protejarea plantelor de stres. Terpenele sunt, de asemenea, implicate în reglarea producției de oxizi nitrici și metan, care sunt gaze puternice cu efect de seră. Acest studiu a constatat, de asemenea, că diferite grupuri de microbi au variat în abundență și funcție metabolică pe parcursul sezonului de creștere, sugerând că aceștia pot răspunde la diferite indicații ale plantelor.
În general, această cercetare indică funcții microbiene specifice care ar putea fi țintită pentru viitorul management al plantelor și microbilor, care ar putea fi folosit pentru a promova creșterea și reziliența culturilor.
Deși este mică, viața pe frunze ar putea fi doar una dintre cheile unui viitor mai durabil.
Co-autorii acestui studiu includ membrii echipei GLBRC și colaboratorii Nejc Stopnisek, Shane Dooley, Fan Yang și Keara Grady.
Comentarii:
Adauga Comentariu