Suður-Afríka: Rannsóknir velja 15 bakteríur tengdar kartöflurótum sem frambjóðendur til að mynda tilbúin örverusamfélög.

Rannsakendur frá Háskólanum í Free State í Suður-Afríku og North Carolina State University í Bandaríkjunum eru að rannsaka bakteríur sem tengjast kartöflurótum sem frambjóðendur til að mynda tilbúin örverusamfélög, eða SynComs. Þetta eru vísvitandi samsetningar örvera sem valdar eru vegna samhæfingareiginleika sinna.

Rannsóknin, sem kynnt var á Alþjóðaráðstefnu kartöflum í Kenýa, sameinar greiningu á jarðvegsbakteríusamfélaginu og skimun á rannsóknarstofu til að leiðbeina vali á mögulegum bakteríum. Með virknisskimun voru 15 einangruð bakteríur valin til frekari mats. Langtímamarkmiðið er að þróa örverusamsetningar sem styðja við vöxt kartöflu og hjálpa til við að bæla niður sveppasjúkdóma sem berast í jarðveg.

Afhverju skiptir það máli

Sveppasjúkdómar sem berast í jarðvegi ógna uppskeru kartöflu og gæðum hnýðis. Bakteríur í rótarsvefninu (jarðveginum sem tengist náið rótum plantna) geta boðið upp á gagnlega eiginleika til að efla vöxt plantna og stjórna líffræðilegri stjórnun.

Að velja bakteríur fyrir sterka frammistöðu í einstökum rannsóknarstofuprófum veitir gagnlegar upplýsingar en tekur ekki að fullu tillit til tengsla þeirra við aðrar örverur í jarðvegi eða hentugleika þeirra til notkunar saman. Þessi rannsókn miðar að því að koma þessum sjónarmiðum inn í hönnun SynCom með því að sameina þrjár heimildir: vistfræðileg tengsl sem greind eru með samfélagsgreiningu jarðvegsbaktería og netgreiningu; viðbótarvirkni meðal einangraðra stofna; og skimun á víxlröndum til að bera kennsl á einangruðum stofnum sem ekki greinanlega hamla hver öðrum við prófunarskilyrði. Saman leiðbeina þessi viðmið vali á bakteríusamsetningum fyrir síðari mat á gróðurhúsum.

Það sem rannsakendurnir rannsökuðu

Jarðvegssýni voru tekin úr rótarkerfi kartöflu og úr jarðvegi í stórum stíl á mismunandi kartöfluræktarstöðum. Með því að nota 16S rRNA metabarkóðun skoðuðu vísindamennirnir samsetningu bakteríusamfélaga og notuðu samhliða netgreiningu til að bera kennsl á tengslamynstur milli flokka.

Samhliða þessari vinnu voru ræktaðar bakteríueinangrunar skoðaðar með tilliti til eiginleika sem skipta máli fyrir mögulega vaxtarhvetjandi áhrif plantna og líffræðilega stjórnun. Í skimuninni voru meðal annars skoðaðar framleiðsla á siderófórum, framleiðslu á vetnissýaníði, katalasavirkni, próteasavirkni, uppleysnun fosfats, framleiðsla á indóltengdum efnasamböndum sem metin var með Salkowski-prófinu og ammoníakframleiðsla.

Þessar prófanir bera kennsl á rannsóknarstofueiginleika sem geta upplýst val á frambjóðanda; þær sýna ekki, einar og sér, fram á bættan vöxt plantna eða sjúkdómsbælingu.

Það sem rannsóknin leiddi í ljós

Rannsóknin sýndi að bakteríusamfélög í kringum kartöflurætur voru mismunandi eftir býlum, sem undirstrikar áhrif jarðvegs og vaxtarskilyrða á staðnum. Greining á samhliða tilkomu neta greindi 16 hópa baktería sem finnast oft saman, sem veitir innsýn í vistfræði jarðvegsörvera, hugsanleg víxlverkun og vistfræðilegt hlutverk mismunandi bakteríuhópa. Þessar niðurstöður veita vistfræðilegan grunn að því að velja bakteríur fyrir tilbúin örverusamfélög (SynComs), þar sem ekki aðeins er tekið tillit til einstakra gagnlegra eiginleika þeirra heldur einnig hugsanlegs hlutverks þeirra og tengsla innan víðtækara jarðvegsörverusamfélags. Af þeim 26 bakteríueinangruðum sem prófaðar voru sýndu 15 fjóra eða fleiri hugsanlega gagnlega eiginleika. Þessum var valið sem SynCom frambjóðendur, með frekari vali með hliðsjón af virkni viðbót, vistfræðilegu mikilvægi og eindrægni.

Það sem kemur næst

Næsta skref er að bera kennsl á efnilegustu bakteríurnar og ákvarða hvernig þær geta unnið saman að því að styðja við heilbrigði kartöflunnar. Valdar bakteríur verða greindar og öryggisrannsóknir gerðar á frekari bakteríum, en samhæfni þeirra og vistfræðilegt hlutverk mun leiða til samsetningar SynCom-kerfa. Í gróðurhúsatilraunum verður síðan prófað hvort þessar bakteríusamsetningar geti bætt vöxt kartöflu og hjálpað til við að vernda plöntur gegn jarðvegssjúkdómum. Markmiðið er að lokum að þróa árangursríkar örverusamsetningar sem vinna saman og stuðla að heilbrigðari kartöfluplöntum og jarðvegi.

Höfundar: Nduduzo Dlamini, Norman Muzhinji, Tesfay Weldeslassie (Jurðafræðideild, Háskólinn í Free State, Suður-Afríku); Tika Adhikari (Skordýra- og plöntusjúkdómafræðideild, North Carolina State University, Bandaríkjunum). Birt með leyfi aðalhöfundarins Nduduzo Dlamini, sem lagði til texta og ljósmyndir.

Tengt við Potatoes.News: Eþíópía: Ungmennastýrð viðbygging með PlantVillage appinu hjálpaði bændum að greina uppskerusjúkdóma í rauntíma · Kenía hýsir 13. heimsþing um kartöflur í Naivasha