Rizosferos mikrobiomas gali sistemingai formuoti ir kontroliuoti šaknų išsiskyrimą

Šaknys yra augalų organai, kurie paprastai sugeria vandenį ir mineralus iš dirvožemio. Mažiau žinoma, kad šaknys taip pat išskiria metabolitus, vadinamieji šaknies eksudatai, kurie daro įtaką dirvožemio savybėms tiesiai aplink šaknį. Šis plonas dirvožemio sluoksnis vadinamas rizosfera ir jame gausu mikrobų įvairovės, šaknies mikrobiota. Gamindamas tam tikrus eksudatus, augalai bendrauja su savo rizosferos mikrobų gyvenimu ir jį valdo savo naudai. Dabar, mokslininkai atrado, kad tai nėra vienpusis procesas. Tyrinėdamas pomidorų augalus, jie nustatė, kad mikrobiota taip pat gali sistemingai formuoti ir kontroliuoti šaknų išsiskyrimą.

Galvodami apie ekologinius taškus, šaknys ir juos supanti žemė gali ne iš karto ateiti į galvą. Tačiau, būtent šis regionas, rizosfera, yra laikoma viena sudėtingiausių ekosistemų žemėje. Jame yra įvairi mikrobiotikų bendruomenė, įskaitant daugybę bakterijų, grybai ir archajos, klestėti aplinkoje, kurioje gausu biocheminių junginių, kurie išsiskiria augalų šaknimis rizosferos šerdyje.

Augalai reguliuoja rizosferos mikrobiotą ir formuoja dirvožemio fizines bei chemines savybes per šaknų eksudatus. Tuo pačiu metu, gerai žinoma, kad šaknys jaučia rizosferos pokyčius ir sukelia sistemines reakcijas, kad apsisaugotų nuo patogenų arba prisitaikytų prie maistinių medžiagų prieinamumo pokyčių. Nepaisant to, vis dar yra daug atvirų klausimų, susijusių su mikrobiotos dinamika ir poveikiu pačiai šaknims, ir nebuvo aišku kaip, ar išvis, rizosferos mikrobiota veikia šaknų išsiskyrimą. Tarptautinė tyrimų grupė, vadovaujama dr. Elisa Korenblum, mokslininkas iš Weizmanno mokslo instituto Izraelyje kartu su dr. Jedrzej Szymanski iš Leibnizo instituto IPK Gaterslebene, neseniai ėmėsi šio klausimo, tyrinėdamas pomidorų augalų šaknis.

Dr Korenblum ir jos komanda atliko ir išanalizavo eilę padalintų šaknų eksperimentų, kur pusė kiekvieno augalo šaknų buvo veikiama dirvožemio, kuriame gausu mikrobiomų, o kita pusė buvo auginama steriliomis ir biocheminėmis aplinkos sąlygomis. Tai leido jiems ištirti įvairių mikrobų bendruomenių poveikį vietinei šaknų sistemai, taip pat sisteminiai tolimų šaknų pokyčiai, laukiant naujų mikroorganizmų. Dr. Szymanski, tinklo analizės ir modeliavimo grupės vadovas, atsekė sudėtingą biocheminių ir genų ekspresijos signalų tinklą, kontroliuojantį šį mikrobiomų ir šaknų ryšį ir jų plitimą iš kilmės vietos į tolimas šaknis. Jie atrado, kad pomidorų rizosferos mikrobiomas gali tiesiogiai paveikti cheminę šaknų ir šaknų eksudatų sudėtį per sisteminį šaknų ir šaknų signalizacijos mechanizmą. Pavyzdžiui, šį procesą naudoja Bacillus genties bakterijos, kurį mokslininkai pavadino sistemiškai sukelta metabolitų šaknų išsiskyrimu (SIREM), paskatinti acilsukrų sekreciją visoje šaknų sistemoje.

SIREM atradimas yra pirmas žingsnis siekiant atskleisti reguliavimo tinklą, apimantį sudėtingus augalų šaknų ir mikrobų santykius. Tikėtina, kad SIREM procesas yra pagrindinis šaknies ir mikrobiotos sąveikos bruožas rizosferoje, ir kad mikrobiomų perprogramuota sisteminė šaknų eksudacija skatina dirvožemio kondicionavimą. Tikslus SIREM reguliavimo vaidmuo ir dažnis dar nenustatytas.

• Metforminas gali padėti nesandariam žarnynui
• Genominė sekos nustatymo technika padeda suprasti žarnyno mikrobiotą po vieną ląstelę