...některé bakterie dokážou „spustit“ mrznutí vody a výrazně tak poškodit rostliny mrazem?

K běžně žijícím bakteriím na povrchu rostlin jsou řazeny např. bakterie Pseudomonas syringae a Pseudomonas fluorescens. Tyto bakterie produkují speciální membránový protein, který funguje jako jádro pro tvorbu ledových krystalů (INP). Zatímco kapičky ultračisté vody bez přítomnosti nukleačních center mohou zůstat v podchlazeném kapalném stavu až do -40 °C, v reálných podmínkách přítomnost částic nebo proteinů umožňuje vznik ledu už při výrazně vyšších teplotách, například kolem -2 až -8 °C.

Právě tato nežádoucí schopnost bakterií je jedním z hlavních důvodů, proč mráz způsobuje obrovské škody v zemědělství – odhaduje se, že globálně dosahují až 2,5 miliardy dolarů ročně. Led vznikající na povrchu rostlin totiž pak narušuje jejich pletiva a může vést až k odumření celé plodiny.

Na základě tohoto poznání byly vyvinuty geneticky modifikované „ice-minus“ (INA⁻) bakterie, u nichž je deaktivován gen (např. inaZ) pro tvorbu tohoto proteinu. Tyto bakterie kolonizují povrch rostlin a konkurují přirozeným INA⁺ kmenům, čímž snižují počet nukleačních center a umožňují podchlazení vody v pletivech bez tvorby ledu, a tím omezují poškození rostlin mrazem, které jinak způsobuje značné ekonomické ztráty.

Tento princip se stal základem pro vývoj různých biotechnologických produktů. Frostban™ je biologický přípravek založený právě na INA⁻ bakteriích, které chrání rostliny před mrazem, zatímco Blightban A506® obsahuje bakterii P. fluorescens a využívá se především k ochraně proti bakteriálním chorobám, s částečným efektem i proti mrazovému poškození. Naproti tomu Snomax® využívá bakterie s nukleační aktivitou pro efektivní výrobu technického sněhu při vyšších teplotách. Vývoj těchto technologií, zejména Frostbanu™, však vyvolal významné environmentální a regulační otázky, a proto se pozornost později částečně přesunula k využití přirozených bakteriálních kmenů v biologické ochraně rostlin.

Více informací na toto téma můžete najít zde:

Autorka textu: Kristýna Kliková, editorka textu: Tereza Branyšová​​​​​​