Rhizosfære mikrobiom kan systemisk forme og kontrollere rodudskillelse

Rødder er planteorganer, der typisk optager vand og mineraler fra jorden. Det er mindre kendt, at rødder også udskiller metabolitter, såkaldte rodudskillelser, som påvirker jordens egenskaber direkte omkring roden. Dette tynde jordlag kaldes rhizosfæren og er hjemsted for en rig mikrobiel mangfoldighed, roden mikrobiota. Ved at producere visse ekssudater, planter kommunikerer med og styrer det mikrobielle liv i deres rhizosfære til egen fordel. Nu, forskere har opdaget, at dette ikke er en envejsproces. Mens jeg undersøgte tomatplanter, de fandt ud af, at mikrobiotaen også systemisk kan forme og kontrollere rodudskillelse.

Når man tænker på økologiske hotspots, rødder og jorden omkring dem kommer måske ikke umiddelbart i tankerne. Imidlertid, netop denne region, rhizosfæren, betragtes som et af de mest komplekse økosystemer, der findes på jorden. Det rummer et mangfoldigt mikrobiotisk samfund, herunder mange bakterier, svampe og archaea, trives i et miljø rig på biokemiske forbindelser, der emmer af planterødder i kernen af ​​rhizosfæren.

Planter styrer rhizosfærens mikrobiota og former jordens fysiske og kemiske egenskaber gennem deres rodeksudater. På samme tid, det er velkendt, at rødderne fornemmer ændringer i rhizosfæren og udløser systemiske reaktioner for at forsvare sig mod patogener eller tilpasse sig ændringer i tilgængeligheden af ​​næringsstoffer. Ikke desto mindre, der er stadig mange åbne spørgsmål vedrørende mikrobiotas dynamik og indvirkning på selve roden, og det var ikke klart, hvordan eller overhovedet, rhizosfære mikrobiota påvirker rodudskillelsen. Et internationalt forskerhold ledet af Dr. Elisa Korenblum, en videnskabsmand fra Weizmann Institute of Science i Israel i samarbejde med Dr. Jedrzej Szymanski fra Leibniz Institute IPK i Gatersleben, for nylig tog dette spørgsmål op, mens han undersøgte rødder af tomatplanter.

Dr. Korenblum og hendes team gennemførte og analyserede en række split-root-eksperimenter, hvor halvdelen af ​​rødderne af hver plante blev udsat for en mikrobiomrig jord, og den anden halvdel blev dyrket under sterile og biokemisk omgivelsesbetingelser. Dette gjorde dem i stand til at undersøge effekten af ​​forskellige mikrobielle samfund på det lokale rodsystem, samt de systemiske ændringer i de fjerne rødder i forventning om tilstedeværelsen af ​​nye mikroorganismer. Dr. Szymanski, leder af gruppen Netværksanalyse og modellering, spores det komplekse netværk af biokemiske og genekspressionssignaler, der styrer denne mikrobiom-rodkommunikation og deres spredning fra oprindelsesstedet til fjerne rødder. De opdagede derved, at tomat-rhizosfæremikrobiomet direkte kan påvirke den kemiske sammensætning af rødder og rodeksudater via en systemisk rod-til-rod-signalmekanisme. For eksempel, bakterier af slægten Bacillus bruger denne proces, som forskerne kaldte systemisk induceret rodudskillelse af metabolitter (SIREM), at udløse udskillelse af acylsukker i hele rodsystemet.

Opdagelsen af ​​SIREM er et første skridt i retning af at afvikle det regulatoriske netværk, der spænder over det komplekse plantens rod-mikrobielle forhold. Det er sandsynligt, at SIREM-processen er et centralt træk ved rod-mikrobiota-interaktioner i rhizosfæren, og at den mikrobiom-omprogrammerede systemiske rodudskillelse fremmer jordkonditionering. Det præcise omfang af den regulerende rolle og forekomsten af ​​SIREM er endnu ikke fastlagt.

• Metformin kan hjælpe utæt tarm
• Genomisk sekventeringsteknik hjælper med at forstå tarmmikrobiota en celle ad gangen