Исследовательская группа, возглавляемая Харшем Байсом, доцентом кафедры наук о растениях и почве Колледжа сельского хозяйства и природных ресурсов Университета штата Вашингтон, выявила естественный микроб, обитающий прямо в почве вокруг рисовых растений — Pseudomonas chlororaphis EA105, который сдерживает разрушительные грибок, известный как рисовый взрыв. Более того, полезный почвенный микроб также вызывает общесистемную защитную реакцию растений риса на борьбу с грибком.Исследование, финансируемое Национальным научным фондом, опубликовано в BMC Plant Biology и включает, наряду с Байсом, авторов Карлу Спенс, докторант кафедры биологических наук Эмили Альфф, недавно получившую степень магистра в области растений. и почвоведение, и Николь Донофрио, доцент кафедры наук о растениях и почве, все из Университета штата Вашингтон; и Сундаресан Венкатесан, профессор, Кэмерон Джонсон, научный сотрудник, и аспирант Кассандра Рамос, все из Калифорнийского университета в Дэвисе.
«Мы действительно работаем над тем, чтобы обезоружить« убийцу злаков »и сделать это, используя естественный, органический контроль», — говорит Байс в своей лаборатории в Биотехнологическом институте Делавэра. Помимо риса, отдельная популяция рисового грибка также угрожает производству пшеницы во всем мире.
«Взрыв риса — безжалостный убийца, сила, с которой нужно считаться, тем более что рис является основным продуктом ежедневного рациона более чем половины населения мира, а это более 3 миллиардов человек», — отмечает Байс. «Поскольку население планеты продолжает расти, бактерии для биологической борьбы могут стать для фермеров важным ключом к преодолению потерь урожая из-за болезней растений и для производства большего количества продуктов питания с того же акра земли».По словам Байса, рисовый грибок (Magnaporthe oryzae) атакует рисовые растения через споры, похожие на пробки давления, которые проникают в ткань растения. Как говорит Байс, как только эти споры проникают в клеточную стенку, гриб «съедает растение заживо».
Распространенными симптомами рисовой кукурузы являются характерные ромбовидные повреждения на листьях растений.Для того, чтобы выполнять свою работу, спора должна образовывать структуру, называемую аппрессорием, нитью, которая прикрепляется к поверхности растения как якорь.
Без него грибок не сможет проникнуть в растение.В исследовании, опубликованном в журнале Planta в октябре этого года, Байс и его коллеги Спенс, Донофрио и Видхявати Раман показали, что Pseudomonas chlororaphis EA105 сильно ингибирует образование аппрессория и что грунтовка растений риса EA105 перед заражением рисовым взрывом уменьшала размер поражения. .За свою работу Спенс, ведущий автор, недавно получила премию Carson Best Paper Award за лучшую научную работу, опубликованную доктором философии. студент биологических наук в UD.Следующим шагом в исследовании было отобрать образцы ризосферы, почвы в районе корней рисовых растений, растущих в поле, чтобы выявить микробное сообщество, живущее там, и попытаться выяснить их роль.По словам Байса, благодаря методам секвенирования ДНК идентифицировать различные микроорганизмы в почве легко.
Но понимание роли каждого из этих микроорганизмов — это продолжающаяся история.Естественный контроль над смертельным грибком«Все знают, что там, но мы не знаем, что они делают», — говорит Байс о микробах. Чтобы выяснить источник противогрибкового воздействия, Байс и его коллеги полагаются на то, что он называет «культивированием старой школы», чтобы выяснить, действует ли одна бактерия или группа разных бактерий.
В своем исследовании, опубликованном в BMC Plant Biology, исследователи использовали методы секвенирования генов, чтобы идентифицировать 11 естественных бактерий, выделенных из растений риса, выращенных в поле в Калифорнии. Затем эти бактерии были протестированы в лаборатории, причем Pseudomonas chlororaphis EA105 продемонстрировал самое сильное воздействие на рисовую пыль. Почвенный микроб уменьшил образование якорьоподобных аппрессорий почти на 90 процентов, а также подавил рост грибов на 76 процентов.Байс отмечает, что, хотя цианистый водород обычно вырабатывается псевдомонадными бактериями, противогрибковое действие Pseudomonas chlororaphis EA105, по-видимому, не зависит от производства цианида.
По словам Байса, применение естественного почвенного микроба в качестве противогрибкового средства по сравнению с химическими пестицидами дает множество преимуществ фермерам и окружающей среде.«Взрыв риса быстро научится обходиться без синтетики — большинство пестицидов, созданных руками человека, эффективны только в течение примерно трех лет», — говорит Байс. «Так что действительно здорово найти биологическое средство, которое может ослабить это вещество».
Байс, который также провел множество исследований с полезными микробами семейства Bacillus, представляет, что когда-нибудь фермеры будут обрабатывать растения «волшебным коктейлем микробов», которые естественным образом содержатся в почве, чтобы повысить их иммунитет и рост.Этим летом он и его коллеги проведут полевые испытания с использованием Pseudomonas chlororaphis EA105 на рисовых растениях, выращиваемых на ферме UD.
Он также будет работать с фермерами в центральных штатах Индии.