Mikrobiom rizosfere lahko sistemsko oblikuje in nadzoruje izločanje korenin

Korenine so rastlinski organi, ki običajno absorbirajo vodo in minerale iz tal. Manj znano je, da korenine izločajo tudi presnovke, tako imenovani koreninski izločki, ki vplivajo na lastnosti tal neposredno okoli korenine. Ta tanka plast zemlje se imenuje rizosfera in je dom bogate mikrobne raznolikosti, koreninska mikrobiota. S proizvodnjo nekaterih eksudatov, rastline komunicirajo z mikrobnim življenjem v svoji rizosferi in upravljajo zanje v lastno korist. Zdaj, Raziskovalci so odkrili, da to ni enosmerni proces. Med raziskovanjem rastlin paradižnika, ugotovili so, da lahko mikrobiota sistemsko oblikuje in nadzoruje izločanje korenin.

Ko razmišljamo o ekoloških žariščih, korenine in zemlja, ki jih obdaja, morda ne bodo takoj padle na pamet. Vendar pa ravno to regijo, rizosfera, velja za enega najbolj zapletenih ekosistemov na zemlji. V njej živi raznolika mikrobiotična skupnost, vključno s številnimi bakterijami, glive in arheje, uspevajo v okolju, bogatem z biokemičnimi spojinami, ki jih v središču rizosfere izločajo korenine rastlin.

Rastline upravljajo mikrobioto rizosfere in s svojimi koreninskimi eksudati oblikujejo fizikalne in kemijske lastnosti tal. Ob istem času, dobro je znano, da korenine zaznavajo spremembe v rizosferi in sprožijo sistemske odzive za obrambo pred patogeni ali za prilagoditev spremembam v razpoložljivosti hranil. Kljub temu, obstaja še veliko odprtih vprašanj o dinamiki in vplivu mikrobiote na sam koren, in ni bilo jasno, kako, ali sploh, mikrobiota rizosfere vpliva na izločanje korenin. Mednarodna raziskovalna skupina, ki jo vodi dr. Elisa Korenblum, znanstvenik z Inštituta za znanost Weizmann v Izraelu v sodelovanju z dr. Jedrzejem Szymanskim z Inštituta Leibniz IPK v Gaterslebnu, so se pred kratkim lotili tega vprašanja, medtem ko so raziskovali korenine rastlin paradižnika.

Korenblum in njena ekipa sta izvedli in analizirali vrsto poskusov z razcepljenimi koreninami, kjer je bila polovica korenin vsake rastline izpostavljena zemlji, bogati z mikrobiomi, druga polovica pa je bila gojena v sterilnih in biokemično pogojih okolja. To jim je omogočilo raziskati učinek različnih mikrobnih skupnosti na lokalni koreninski sistem, pa tudi sistemske spremembe v oddaljenih koreninah v pričakovanju prisotnosti novih mikroorganizmov. Dr. Szymanski, vodja skupine za analizo in modeliranje omrežij, odkrili zapleteno mrežo biokemičnih in genskih ekspresijskih signalov, ki nadzorujejo to komunikacijo mikrobiom-koren in njihovo širjenje od kraja izvora do oddaljenih korenin. S tem so odkrili, da lahko mikrobiom paradižnikove rizosfere neposredno vpliva na kemično sestavo korenin in koreninskih eksudatov prek sistemskega signalnega mehanizma od korenine do korenine. Na primer, bakterije iz rodu Bacillus uporabljajo ta postopek, ki so ga znanstveniki poimenovali SIREM (Systemically Induced Root Exudation of Metabolites) (SIREM), sprožiti izločanje acylsugars v celotnem koreninskem sistemu.

Odkritje SIREM-a je prvi korak k razpletu regulativne mreže, ki obsega zapleteno razmerje med koreninami in mikrobi rastlin. Verjetno je proces SIREM ključna značilnost interakcij med korenino in mikrobioto znotraj rizosfere, in da sistemsko izločanje korenin, ki je reprogramirano z mikrobiomi, spodbuja kondicioniranje tal. Natančen obseg regulativne vloge in pojavnosti SIREM še ni določen.

• Metformin bi lahko pomagal pri puščanju črevesja
• Tehnika genomskega sekvenciranja pomaga razumeti črevesno mikrobioto po eno celico naenkrat