Mikrobiom rizosfere može sustavno oblikovati i kontrolirati eksudaciju korijena

Korijeni su biljni organi, koji tipično apsorbiraju vodu i minerale iz tla. Manje je poznato da korijenje također luči metabolite, takozvani eksudati korijena, koji utječu na svojstva tla izravno oko korijena. Ovaj tanki sloj tla naziva se rizosfera i dom je bogate mikrobne raznolikosti, mikrobiota korijena. Proizvodeći određene eksudate, biljke komuniciraju sa mikrobiološkim životom unutar svoje rizosfere i upravljaju njime za vlastitu dobrobit. Sada, istraživači su otkrili da ovo nije jednosmjeran proces. Istražujući biljke rajčice, otkrili su da mikrobiota također može sustavno oblikovati i kontrolirati eksudaciju korijena.

Kada razmišljamo o ekološkim žarištima, korijenje i zemlja koja ih okružuje možda neće odmah pasti na pamet. Međutim, upravo ovo područje, rizosfera, smatra se jednim od najsloženijih ekosustava na zemlji. U njemu živi raznolika mikrobiotička zajednica, uključujući brojne bakterije, gljive i arheje, uspijeva u okruženju bogatom biokemijskim spojevima, koje izlučuju korijeni biljaka u jezgri rizosfere.

Biljke upravljaju mikrobiotom rizosfere i oblikuju fizikalna i kemijska svojstva tla putem eksudata korijena. U isto vrijeme, dobro je poznato da korijenje osjeća promjene u rizosferi i pokreće sustavne reakcije za obranu od patogena ili prilagođavanje promjenama u dostupnosti hranjivih tvari. Ipak, postoji još mnogo otvorenih pitanja o dinamici i utjecaju mikrobiote na sam korijen, i nije bilo jasno kako, ili da li uopće, mikrobiota rizosfere utječe na eksudaciju korijena. Međunarodni istraživački tim pod vodstvom dr. Elise Korenblum, znanstvenik s Weizmann Instituta znanosti u Izraelu u suradnji s dr. Jedrzejem Szymanskim s Instituta Leibniz IPK u Gaterslebenu, nedavno je postavio ovo pitanje istražujući korijenje biljaka rajčice.

Dr. Korenblum i njezin tim proveli su i analizirali niz eksperimenata s podijeljenim korijenom, gdje je polovica korijena svake biljke bila izložena tlu bogatom mikrobiomima, a druga polovica je uzgajana u sterilnim i biokemijski ambijentalnim uvjetima. To im je omogućilo da istraže učinak različitih mikrobnih zajednica na lokalni korijenov sustav, kao i sustavne promjene u udaljenim korijenima u očekivanju prisutnosti novih mikroorganizama. Dr. Szymanski, voditelj grupe za analizu i modeliranje mreže, pratio je složenu mrežu signala biokemijske i ekspresije gena koji kontroliraju ovu komunikaciju mikrobiom-korijen i njihovo širenje od mjesta podrijetla do udaljenih korijena. Time su otkrili da mikrobiom rizosfere rajčice može izravno utjecati na kemijski sastav korijena i eksudata korijena putem sustavnog signalnog mehanizma od korijena do korijena. Na primjer, Bakterije iz roda Bacillus koriste ovaj postupak, koje su znanstvenici nazvali SIREM (Systemically Induced Root Exudation of Metabolites) (SIREM), za pokretanje lučenja acylsugara u cijelom korijenskom sustavu.

Otkriće SIREM-a prvi je korak prema raspetljavanju regulatorne mreže koja obuhvaća složeni odnos korijen-mikrob biljaka. Vjerojatno je proces SIREM ključna značajka interakcije korijen-mikrobiota unutar rizosfere, te da sistemski izlučivanje korijena reprogramirano mikrobiomom potiče kondicioniranje tla. Točan opseg regulatorne uloge i incidencije SIREM -a tek se treba utvrditi.

• Metformin bi mogao pomoći u propuštanju crijeva
• Tehnika genomskog sekvenciranja pomaže razumijevanju crijevne mikrobiote jednu po jednu stanicu