Mikrobióm Rhizosphere môže systémovo tvarovať a kontrolovať exsudáciu koreňov

Korene sú rastlinné orgány, ktoré zvyčajne absorbujú vodu a minerály z pôdy. Menej je známe, že korene tiež vylučujú metabolity, takzvané koreňové exsudáty, ktoré majú vplyv na vlastnosti pôdy priamo okolo koreňa. Táto tenká vrstva pôdy sa nazýva rizosféra a je domovom bohatej mikrobiálnej rozmanitosti, koreňová mikrobiota. Produkciou určitých exsudátov, rastliny komunikujú a riadia mikrobiálny život v rámci svojej rhizosféry vo svoj vlastný prospech. Teraz, vedci zistili, že nejde o jednosmerný proces. Pri skúmaní rastlín rajčiaka zistili, že mikrobiota môže tiež systémovo tvarovať a kontrolovať exsudáciu koreňov.

Keď premýšľate o ekologických hotspotoch, korene a Zem, ktorá ich obklopuje, by nám nemuseli okamžite napadnúť. Avšak, presne tento kraj, rizosféra, je považovaný za jeden z najkomplexnejších ekosystémov na Zemi. Uchováva rozmanitú mikrobiotickú komunitu, vrátane mnohých baktérií, huby a archea, prosperuje v prostredí bohatom na biochemické zlúčeniny, ktoré sú vyžarované koreňmi rastlín v jadre rizosféry.

Rastliny riadia rhizosférickú mikrobiotu a prostredníctvom koreňových exsudátov formujú fyzikálne a chemické vlastnosti pôdy. V rovnakom čase, je dobre známe, že korene cítia zmeny v rizosfére a vyvolávajú systémové reakcie na obranu proti patogénom alebo na prispôsobenie sa zmenám v dostupnosti živín. Avšak, stále existuje veľa otvorených otázok týkajúcich sa dynamiky a vplyvu mikrobioty na samotný koreň, a nebolo jasné, ako, alebo či vôbec, mikrobiota rizosféry ovplyvňuje exsudáciu koreňov. Medzinárodný výskumný tím vedený Dr. Elisou Korenblumovou, vedec z Weizmannovho inštitútu vedy v Izraeli v spolupráci s doktorom Jedrzejom Szymanskim z Leibniz Institute IPK v Gaterslebene, nedávno vzal túto otázku pri skúmaní koreňov rastlín paradajok.

Doktorka Korenblumová a jej tím vykonali a analyzovali sériu experimentov s rozdeleným koreňom, kde polovica koreňov každej rastliny bola vystavená pôde bohatej na mikrobiómy, a druhá polovica sa pestovala v sterilných a biochemicky okolitých podmienkach. To im umožnilo skúmať vplyv rôznych mikrobiálnych spoločenstiev na miestny koreňový systém, ako aj systémové zmeny vo vzdialených koreňoch v očakávaní prítomnosti nových mikroorganizmov. Dr. Szymanski, vedúci skupiny pre sieťovú analýzu a modelovanie, sledoval komplexnú sieť biochemických a génových expresných signálov riadiacich túto komunikáciu mikrobiómových koreňov a ich šírenie z miesta pôvodu do vzdialených koreňov. Prišli tak na to, že mikrobióm rhizosféry rajčiaka môže priamo ovplyvniť chemické zloženie koreňov a koreňových exsudátov prostredníctvom systémového signalizačného mechanizmu od koreňa k koreňu. Napríklad, baktérie rodu Bacillus používajú tento proces, ktorú vedci nazvali Systemically Induced Root Exsudation of Metabolites (SIREM), aby sa spustila sekrécia acylátov v celom koreňovom systéme.

Objav SIREM je prvým krokom k rozpleteniu regulačnej siete pokrývajúcej komplexný koreňový a mikrobiálny vzťah rastlín. Je pravdepodobné, že proces SIREM je kľúčovou črtou interakcií koreňa a mikrobioty v rizosfére, a že systémová exsudácia koreňov preprogramovaná na mikrobiómy podporuje kondicionovanie pôdy. Presný rozsah regulačnej úlohy a výskytu SIREM ešte nie je stanovený.

• Metformín by mohol pomôcť deravému črevu
• Technika genómového sekvenovania pomáha porozumieť črevnej mikroflóre po jednej bunke