Bakterije oljčnega nasada so lahko ključ do boja proti ksileli

Povzetek

Raziskovalna skupina z Univerze v Jaénu je identificirala skupino mirujočih bakterij v oljkah, ki jih ščitijo pred okoljskimi izzivi, kar lahko privede do razvoja naravnega biopesticida za boj proti Xylella fastidiosa. Bakterije, Bacillus spp., imajo edinstvene značilnosti, zaradi katerih so dragocene za uporabo v kmetijstvu, vključno s pospeševanjem rasti rastlin, nadzorom patogenov in razstrupljanjem težkih kovin v tleh.

Raziskovalna skupina z Univerze v Jaénu je identificirala skupino mirujočih bakterij v listih in tleh oljk, ki jih ščitijo pred okoljskimi izzivi.

Genetska analiza je pokazala, da več mikroorganizmov zagotavlja biološke prednosti, podobne sekundarnemu imunskemu sistemu. Raziskovalci upajo, da bodo njihove ugotovitve omogočile razvoj naravnega biopesticida za boj proti smrtonosnemu patogenu Xylella fastidiosa.

Xylella fastidiosa naj bi imela leta 2008 prispel v Italijo z uvedbo ene same rastline kave iz Kostarike.

Xylella fastidiosa, ki povzroča smrtonosni sindrom hitrega propadanja oljk, je povzročila razširjeni izbruhi v Evropi v zadnjih 15 letih in naj bi imel letni gospodarski vpliv v višini več kot 5.5 milijarde EUR.

Bakterija se je izkazala za velik izziv za obvladovanje, saj trenutno ni učinkovite metode nadzora na terenu, ki bi jo izkoreninila.

v raziskovalni članek objavljeno v Microbiology Spectrum, vendar so raziskovalci identificirali skupino bakterij, Bacillus spp., za katerega menijo, da bi lahko imel ključ do boja proti patogenu.

Bacillus vrste imajo različne značilnosti, zaradi katerih so dragocene za uporabo v medicini, biotehnologiji in kmetijstvu.

Uporabljajo se lahko pri proizvodnji biogoriv, ​​biopolimerov in bioaktivnih molekul. V kmetijstvu lahko pospešijo rast rastlin, služijo kot biognojila, spodbujajo rast in nadzorujejo patogene, zaradi česar so obetavni za trajnostno kmetijstvo.

Biognojila na osnovi bacila povečajo rast in pridelek rastlin z izboljšanjem razpoložljivosti hranil, fiksacijo dušika, solubilizacijo fosforja in proizvodnjo regulatorjev rasti rastlin.

Te bakterije lahko proizvajajo tudi protimikrobne spojine, so stroškovno učinkovite in tvorijo spore za stabilnost ter ponujajo naravno alternativo kemičnim pesticidom.

Bacillus thuringiensis je dobro znan po svojih insekticidnih lastnostih, medtem ko druge vrste B. subtilis in Bacillus amyloliquefaciens so bili uspešno uporabljeni kot biokontrolna sredstva v različnih komercialnih pridelkih.

Še več, sposobnost nekaterih Bacillus vrste za proizvodnjo bakteriocinov, protimikrobnih peptidov, obetajo za zdravljenje rastlin.

Čeprav so bile te koristi že dokazane pri pridelkih, vključno s pšenico, sončnicami in krompirjem, se je raziskava, ki jo je izvedla ekipa Univerze v Jaénu, osredotočila na analizo njihove prisotnosti v španskih oljčnih nasadih in njihove odpornosti na vrsto okoljskih izzivov.

Pod nadzorom Hikmate Abriouel se je ekipa lotila projekta SMART-AGRI-SPORE, evropske pobude Marie Curie, namenjene razvoj biopesticida za boj proti Xylella fastidiosa. Projekt je vključeval analizo 417 bakterij rodu Bacillus spp. zbrani iz oljčnih nasadov v Jaénu in Málagi.

Raziskovalci so poskušali identificirati tiste bakterije, ki so sposobne oblikovati spore in prezimiti, da bi premagale neugodne zunanje pogoje in oživile, ko so razmere ugodne.

Te spore delujejo kot zaščitni ščit, zaradi česar so bakterije odporne na ekstremne temperature, sevanje in škodljive kemikalije. Da bi izolirali te seve s to zmožnostjo, je skupina njihove vzorce izpostavila temperaturam, ki so dosegle 80 ºC, in tako izkoreninila vse tiste, ki niso izpolnjevali merila.

"Soočene z neželenim dogodkom, kot je pomanjkanje hranil v okolju, te bakterije preidejo v stanje mirovanja, kot nekakšna hibernacija, dokler nevarnost ne izgine in lahko nadaljujejo s svojim normalnim vitalnim delovanjem,« je pojasnila Julia Manetsberger, ena od avtorji prispevka.

Za nadaljnje razumevanje odpornosti Bacillus spp. okoljskim izzivom so raziskovalci bakterije izpostavili različnim količinam antibiotikov in anorganskih gnojil.

Njihova odpornost je bila normalna, podobna odpornosti drugih bakterijskih vrst. Ta odpornost kaže na to Bacillus spp. bi preživela v naravi, ko bi bila izpostavljena takšnim pogosto uporabljenim kmetijskim spojinam, in še naprej zagotavljala želene koristi oljčnemu nasadu.

Odkritje teh edinstvenih bakterij v španskih oljčnih nasadih odpira možnosti za prihodnje kmetijske aplikacije.

Glede na to Bacillus spp. že igrajo osrednjo vlogo kot eden najbolj razširjenih biopesticidov, je njihov potencial za nove biotehnološke uporabe v kmetijstvu obetaven. Raziskovalci predlagajo razvoj naravnega biopesticida, ki uporablja to skupino mikroorganizmov za boj proti izbruhom Xylella fastidiosa.

Poleg tega je bilo prej dokazano, da bakterije prenesejo izpostavljenost kovinam in odstranijo težke kovine iz prsti ter tako učinkovito razstrupljajo okolje.

Kontaminacija s težkimi kovinami predstavlja velik problem za komercialno kmetijstvo in proizvodnjo hrane, saj lahko rastline absorbirajo te kovine, ki se prebijejo v prehranjevalno verigo.

Ekipa je zato preučila toleranco svojih vzorcev na vrsto težkih kovin. Ugotovili so, da imajo testirani izolati dobro tolerantnost, pri čemer najbolj prenašajo železo, sledijo baker, nikelj, mangan, cink in kadmij.

To nakazuje, da bi lahko člani oljčnega sporobiota potencialno uspevali v tleh s povišano vsebnostjo kovin zaradi okoljskih dejavnikov ali človeških dejavnosti.