Πώς κινητοποιούνται τα βακτήρια κατά των ασθενειών [μελέτη]

Είναι ευρέως γνωστό ότι το ανθρώπινο σώμα φιλοξενεί δισεκατομμύρια μικροοργανισμούς, οι οποίοι συνοψίζονται με τον όρο "μικροβίωμα". Ο όρος αυτός χρησιμοποιείται επίσης σε σχέση με τα φυτά.

Μια διεθνής ερευνητική ομάδα κατάφερε τώρα να αλλάξει το μικροβίωμα των φυτών ρυζιού με στοχευμένες γενετικές τροποποιήσεις. Στο περιοδικό "Nature Communications", έδειξαν πώς πολλαπλασιάζονται με αυτόν τον τρόπο βακτήρια που καταπολεμούν ασθένειες.

Οι ρίζες, οι μίσχοι και τα φύλλα των φυτών φιλοξενούν μεγάλο αριθμό, βακτηρίων ιών, μυκήτων και άλλων μικροοργανισμών. Αυτή η βιοκοινότητα έχει σημαντική επίδραση στην υγεία των μελών της.

Για παράδειγμα, η παρουσία ορισμένων βακτηρίων μπορεί να αποτρέψει τη μόλυνση ενός φυτού από παθογόνα. Αυτό ωθεί τους επιστήμονες να εξετάσουν το ενδεχόμενο να προβούν σε αλλαγές ώστε να εξασφαλίσουν ότι οι χρήσιμοι μικροβοηθοί θα βρουν τις ευνοϊκότερες δυνατές συνθήκες. Τελικά, η ιδέα είναι ότι αυτό θα μπορούσε επίσης να μειώσει τη χρήση των επιβλαβών για το περιβάλλον φυτοφαρμάκων στις καλλιέργειες.

Με επικεφαλής ερευνητές από την Κίνα και το Πανεπιστήμιο του Σαουθάμπτον (Ηνωμένο Βασίλειο), μια ομάδα στην οποία συμμετέχουν οι Wisnu Adi Wicaksono και Gabriele Berg από το Ινστιτούτο Περιβαλλοντικής Βιοτεχνολογίας του Τεχνολογικού Πανεπιστημίου του Γκρατς (TU Graz) και ο Tomislav Cernava, ο οποίος εργάζεται στο Γκρατς και στο Σαουθάμπτον, ξεκίνησε την υλοποίηση αυτής της προσέγγισης. .

Το πρώτο βήμα ήταν η διερεύνηση των μικροοργανισμών που ζουν γύρω από τα φυτά ρυζιού. Στη συνέχεια, οι ερευνητές συσχέτισαν την παρουσία και τον αριθμό τους με γενετικά δεδομένα. Αυτό αποκάλυψε συνδέσεις μεταξύ ορισμένων γονιδίων και συγκεκριμένων εκπροσώπων του μικροβιώματος, γράφουν οι επιστήμονες στην εργασία τους.

Με βάση αυτές τις αναλύσεις, κατέστη πλέον δυνατό "για πρώτη φορά να αλλάξουμε συγκεκριμένα το μικροβίωμα ενός φυτού και να αυξήσουμε τον αριθμό των ωφέλιμων βακτηρίων που προστατεύουν το φυτό από τα επιβλαβή βακτήρια", λέει η Cernava.

Η ομάδα το πέτυχε αυτό μέσω μιας μικρής αλλαγής στο γονιδίωμα του ρυζιού. Αυτή επηρέασε ένα γονίδιο που εμπλέκεται στο σχηματισμό της λιγνίνης - ένα σημαντικό συστατικό των ξυλωδών φυτών που δίνει στο φυτό τη δομή του.

Όταν οι επιστήμονες μείωσαν την περιεκτικότητα σε λιγνίνη αναστέλλοντας το γονίδιο, μειώθηκε επίσης ο αριθμός των εκπροσώπων ενός τύπου βακτηρίων που είναι ωφέλιμο για το φυτό.

Στη συνέχεια προχώρησαν αντίστροφα: όταν αύξησαν την παραγωγή της ουσίας για την οποία ευθύνεται το γονίδιο, αυξήθηκε και το ποσοστό των επιθυμητών βακτηρίων στο μικροβίωμα.

Όταν εξέθεσαν τα τροποποιημένα φυτά ρυζιού στο βακτήριο Xanthomonas oryzae, το οποίο πυροδοτεί διαδικασίες σήψης, αποδείχθηκε ότι προστατεύονταν καλύτερα από την ασθένεια από ό,τι ο γενετικά μη τροποποιημένος άγριος τύπος ρυζιού.

Καθώς τέτοιες μολύνσεις προκαλούν μερικές φορές μεγάλες απώλειες αποδόσεων στην Ασία, γίνονται εκεί προσπάθειες να ελεγχθεί το Xanthomonas oryzae με φυτοφάρμακα.

Η νέα προσέγγιση θα μπορούσε επομένως να χρησιμοποιηθεί και για τη μείωση της χρήσης φυτοφαρμάκων, λένε οι επιστήμονες, οι οποίοι κάνουν λόγο για πραγματική "επανάσταση".

Αν και η μέθοδος αφορά την καλλιέργεια ρυζιού, τα ευρήματα θα μπορούσαν "να εφαρμοστούν και σε άλλα φυτά και να ανοίξουν περαιτέρω δυνατότητες για τη βελτίωση του μικροβιώματός τους", λέει ο Cernava.