Úprava rostlinného mikrobiomu jako ochrana před chorobami
11.3.2024 | Tereza Branyšová
Vědci z Univerzity Southampton ve spolupráci s týmy z Číny a Rakouska představili první úspěšnou úpravu rostlinného mikrobiomu, která posiluje zdraví plodin. Tato inovace spočívá ve zvýšení přítomnosti „prospěšných“ bakterií v rostlinách. Výsledky jejich práce, publikované v časopise Nature Communications, mají potenciál významně snížit spotřebu pesticidů, které jsou často škodlivé pro životní prostředí. Navíc by mohlo dojít také ke snížení potřeby syntetických hnojiv, což by představovalo významný krok směrem k udržitelnějšímu zemědělství.
Veřejnost si stále více uvědomuje důležitost lidského mikrobiomu – rozsáhlého ekosystému mikroorganismů, které obývají naše tělo. Například střevní mikrobiom má zásadní vliv na náš metabolismus, fungování imunitního systému, a dokonce i naši náladu. U rostlin jsou mikrobiomy, obsahující široké spektrum bakterií, hub a virů, klíčové pro jejich zdraví a odolnost vůči různým chorobám, a to jak v kořenech, tak ve stoncích i listech. Složení tohoto mikrobiomu bylo nyní úspěšně cíleně upraveno, a to tak, že byl zvýšen počet prospěšných bakterií, které mohou rostlinu chránit před jinými, škodlivými mikroorganismy, a tím i chorobami, které přinášejí. Tyto změny byly úspěšně provedeny u rýže, avšak vyvinutý postup by mohl být aplikován i na další druhy rostlin, čímž by se otevřely nové možnosti pro zlepšení i jejich mikrobiomu.
Výše zmíněný výzkumný tým identifikoval jeden ze specifických genů pro biosyntézu ligninu u rýže, který hraje klíčovou roli při formování mikrobiomu této rostliny. Lignin je složitý polymer obsažený v buněčných stěnách rostlin a tvoří až 30 % biomasy některých rostlinných druhů. Vědci nejprve pozorovali, že deaktivace tohoto konkrétního genu vedla k úbytku některých prospěšných bakterií, což jednoznačně potvrzuje jeho klíčovou úlohu ve složení mikrobiální komunity. Následně provedli opačný postup, a to nadměrnou expresi genu, což vedlo ke zvýšené produkci specifického typu metabolitu, který rostlina produkuje během svých metabolických procesů. Tento krok významně přispěl ke zvýšení podílu prospěšných bakterií v mikrobiomu rostliny.
Když byly tyto geneticky upravené rostliny vystaveny Xanthomonas oryzae, patogenu, který způsobuje bakteriální nákazu rýže, prokázaly výrazně větší odolnost vůči této chorobě než rýže divokého typu. Tato bakteriální nákaza je v Asii běžným jevem a může vést ke značným ztrátám výnosů rýže. Obvykle se proti ní bojuje nasazením pesticidů, což představuje zátěž pro životní prostředí. Produkce plodin s vylepšeným mikrobiomem by tak mohla přispět k posílení potravinové bezpečnosti i ochraně životního prostředí.
Zdroje: