دانشمندان میکروبیوم گیاهی را برای محافظت از محصولات در برابر بیماری مهندسی کردند

این پیشرفت می تواند به طور چشمگیری استفاده از آفت کش ها را کاهش دهد و فرصت های دیگری را برای تقویت سلامت گیاه باز کند. دانشمندان برای اولین بار میکروبیوم گیاهان را مهندسی کرده اند و شیوع باکتری های “خوب” را که از گیاه در برابر بیماری محافظت می کنند، افزایش می دهند.

یافته های منتشر شده در Nature Communications توسط محققان دانشگاه ساوتهمپتون، چین و اتریش، می تواند به میزان قابل توجهی نیاز به آفت کش های مخرب زیست محیطی را کاهش دهد.

آگاهی عمومی در مورد اهمیت میکروبیوم ما وجود دارد – تعداد بی شماری از میکروارگانیسم هایی که در داخل و اطراف بدن ما زندگی می کنند، به ویژه در روده ما. میکروبیوم های روده ما بر متابولیسم، احتمال بیماری، سیستم ایمنی بدن و حتی خلق و خوی ما تأثیر می گذارد.

گیاهان نیز میزبان طیف عظیمی از باکتری ها، قارچ ها، ویروس ها و سایر میکروارگانیسم ها هستند که در ریشه، ساقه و برگ آنها زندگی می کنند. در دهه گذشته، دانشمندان به شدت روی میکروبیوم‌های گیاهی تحقیق کرده‌اند تا بفهمند چگونه بر سلامت گیاه و آسیب‌پذیری آن در برابر بیماری‌ها تأثیر می‌گذارند.

دکتر تومیسلاو سرناوا، یکی از نویسندگان این مقاله می‌گوید: «برای اولین بار، ما توانسته‌ایم ترکیب میکروبیوم یک گیاه را به روشی هدفمند تغییر دهیم و تعداد باکتری‌های مفیدی را که می‌توانند گیاه را در برابر سایر باکتری‌های مضر محافظت کنند، افزایش دهیم. از مقاله و دانشیار در تعاملات گیاهی و میکروبی در دانشگاه ساوتهمپتون.

“این پیشرفت می‌تواند وابستگی به آفت‌کش‌ها را که برای محیط‌زیست مضر هستند، کاهش دهد. ما به این امر در محصولات برنج دست یافته‌ایم، اما چارچوبی که ایجاد کرده‌ایم می‌تواند برای گیاهان دیگر اعمال شود و فرصت‌های دیگری را برای بهبود میکروبیوم آنها باز کند. به عنوان مثال، میکروب هایی که مواد مغذی را برای محصولات افزایش می دهند، می توانند نیاز به کودهای مصنوعی را کاهش دهند.”

تیم تحقیقاتی بین المللی کشف کردند که یک ژن خاص که در خوشه بیوسنتز لیگنین گیا ه برنج یافت می شود در شکل دادن میکروبیوم آن نقش دارد. لیگنین یک پلیمر پیچیده است که در دیواره‌های سلولی گیا هان یافت می‌شود – زیست توده برخی از گونه‌های گیاهی از بیش از 30 درصد لیگنین تشکیل شده است.

ابتدا، محققان مشاهده کردند که وقتی این ژن غیرفعال شد، جمعیت باکتری های مفید خاصی کاهش یافت که اهمیت آن را در ترکیب جامعه میکروبیوم تایید می کند.

سپس محققان برعکس عمل کردند، ژن را بیش از حد بیان کردند، بنابراین یک نوع خاص متابولیت بیشتر تولید کرد – یک مولکول کوچک که توسط گیا ه میزبان در طی فرآیندهای متابولیکی تولید می‌شود. این باعث افزایش نسبت باکتری های مفید در میکروبیوم گیاه شد.

هنگامی که این گیا هان مهندسی شده در معرض Xanthomonas oryzae قرار گرفتند – یک پاتوژن که باعث سوختگی باکتریایی در محصولات برنج می شود، آنها به طور قابل ملاحظه ای نسبت به برنج نوع وحشی مقاوم تر بودند.

سوختگی باکتریایی در آسیا شایع است و می تواند منجر به کاهش قابل توجه عملکرد برنج شود. معمولاً با استفاده از آفت کش های آلاینده کنترل می شود، بنابراین تولید محصولی با میکروبیوم محافظ می تواند به تقویت امنیت غذایی و کمک به محیط زیست کمک کند.

تیم تحقیقاتی اکنون در حال بررسی این موضوع هستند که چگونه می‌توانند بر حضور سایر میکروب‌های مفید برای باز کردن فواید مختلف سلامتی گیا هان تأثیر بگذارند.