Rhizosphere -mikrobiomi voi systeemisesti muokata ja hallita juurien erittämistä

Juuret ovat kasvien elimiä, jotka yleensä imevät vettä ja mineraaleja maaperästä. Vähemmän tiedetään, että juuret erittävät myös metaboliitteja, niin sanotut juurieritykset, jotka vaikuttavat maaperän ominaisuuksiin suoraan juuren ympärillä. Tätä ohutta maaperää kutsutaan risosfääriksi ja siinä on runsaasti mikrobien monimuotoisuutta, juuren mikrobiota. Tuottaen tiettyjä eritteitä, kasvit kommunikoivat ja hallitsevat rizosfäärinsä mikrobielämää omaksi eduksi. Nyt, tutkijat ovat havainneet, että tämä ei ole yksisuuntainen prosessi. Tomaattikasveja tutkiessaan he havaitsivat, että mikrobiota voi myös järjestelmällisesti muotoilla ja hallita juurien erittämistä.

Kun ajatellaan ekologisia kuormittajia, juuret ja niitä ympäröivä maa eivät ehkä heti tule mieleen. Kuitenkin, nimenomaan tällä alueella, risosfääri, sitä pidetään yhtenä monimutkaisimmista maapallon ekosysteemeistä. Siellä on monipuolinen mikrobien yhteisö, mukaan lukien lukuisia bakteereja, sienet ja arkeat, kukoistaa ympäristössä, jossa on runsaasti biokemiallisia yhdisteitä, joita kasvejen juuret erittävät rizosfäärin ytimessä.

Kasvit hallitsevat rizosfäärin mikrobiotaa ja muokkaavat maaperän fysikaalisia ja kemiallisia ominaisuuksia juurien eritteiden kautta. Samaan aikaan, on tunnettua, että juuret tuntevat muutokset risosfäärissä ja laukaisevat systeemisiä vasteita puolustautumiseen taudinaiheuttajia vastaan ​​tai sopeutumaan ravinteiden saatavuuden muutoksiin. Kuitenkin, on vielä monia avoimia kysymyksiä mikrobiston dynamiikasta ja vaikutuksesta itse juuriin, eikä ollut selvää miten, vai onko ollenkaan, risosfäärin mikrobiota vaikuttaa juurien eritteeseen. Elisa Korenblumin johtama kansainvälinen tutkimusryhmä, tutkija Weizmannin tiedeinstituutista Israelissa yhteistyössä tohtori Jedrzej Szymanskin kanssa Gaterslebenin Leibniz -instituutin IPK:sta, otti äskettäin tämän kysymyksen tutkiessaan tomaattikasvien juuria.

Tohtori Korenblum ja hänen tiiminsä suorittivat ja analysoivat sarjan jaettuja juurikokeita, jossa puolet kunkin kasvin juurista altistui mikrobiomirikkaalle maaperälle, ja toinen puoli kasvatettiin steriileissä ja biokemiallisissa ympäristöolosuhteissa. Tämän ansiosta he voivat tutkia eri mikrobien yhteisöjen vaikutusta paikalliseen juurijärjestelmään, samoin kuin kauko -juurien systeemiset muutokset uusien mikro -organismien esiintymisen ennakoimiseksi. Szymanski, verkkoanalyysi- ja mallinnusryhmän johtaja, jäljitti monimutkaisen biokemiallisten ja geenin ilmentymissignaalien verkoston, joka ohjaa tätä mikrobiomi-juuriviestintää ja niiden etenemistä alkuperäpaikasta kaukaisiin juuriin. He havaitsivat siten, että tomaatin risosfäärin mikrobiomi voi suoraan vaikuttaa juurien ja juurien eritteiden kemialliseen koostumukseen systeemisen juuren ja juuren välisen signalointimekanismin kautta. Esimerkiksi, Bacillus -suvun bakteerit käyttävät tätä prosessia, jota tiedemiehet kutsuivat metaboliittien systeemisesti indusoiduksi juurien eritteeksi (SIREM), käynnistää asyylisokerien eritys koko juurijärjestelmässä.

SIREMin löytäminen on ensimmäinen askel kohti monimutkaisen kasvin juuren ja mikrobien välisen suhteen kattavan sääntelyverkoston purkamista. On todennäköistä, että SIREM-prosessi on keskeinen piirre juuren ja mikrobiston vuorovaikutuksessa rizosfäärissä, ja että mikrobiomiin uudelleen ohjelmoitu systeeminen juureneritys edistää maaperän hoitoa. SIREMin sääntelyroolin ja ilmaantuvuuden tarkka laajuus on vielä määrittämättä.

• Metformiini voi auttaa vuotavaa suolistoa
• Genominen sekvensointitekniikka auttaa ymmärtämään suoliston mikrobistoa yksi solu kerrallaan