Odporność stymulowana przez mikroorganizmy może poprawić zdrowie upraw
Rośliny stale wchodzą w interakcje z niezliczoną liczbą mikroorganizmów, zwłaszcza w ich strefie korzeniowej. Niektóre z tych mikroorganizmów są znane z tego, że zwiększają odporność roślin na szkodliwe owady i patogeny. Jednym z odpowiedzialnych za to mechanizmów jest pobudzanie roślin przez pożyteczne mikroorganizmy do szybszej i silniejszej reakcji na atak. Możliwość systematycznego zasiedlania uprawianych roślin takimi pożytecznymi mikroorganizmami mogłaby zmniejszyć straty w uprawach spowodowane przez szkodniki i choroby, a jednocześnie pozwoliłaby uniknąć stosowania szkodliwych dla środowiska pestycydów. Główną przeszkodą w osiągnięciu tego celu jest jednak fakt, że odporność stymulowana przez mikroorganizmy zależy w dużym stopniu od sytuacji. Korzyści dla roślin różnią się w zależności od warunków środowiskowych, takich jak lokalny klimat i stres, a także obecność innych organizmów, które mogą wspomagać rośliny w pozostaniu przy zdrowiu lub utrudniać im to. W ramach sieci szkoleń innowacyjnych działania „Maria Skłodowska-Curie” zapoczątkowano projekt MiRA, którego celem jest zapewnienie doktorantom narzędzi i metod do badania fizjologicznych i molekularnych mechanizmów biorących udział w interakcjach między roślinami, mikroorganizmami i szkodnikami. Ponadto celem projektu było potwierdzenie, że odporność stymulowana przez mikroorganizmy nie będzie miała wpływu na inne systemy biologiczne roślin, a także dokonanie oceny potencjału komercyjnego tej technologii. „Dzięki szczegółowym badaniom przeprowadzonym na pomidorach i ziemniakach nasi naukowcy na wczesnym etapie kariery uzyskali unikalny zestaw danych na temat molekularnych i fizjologicznych procesów odpowiadających za stymulowanie odporności przez mikroorganizmy. Według naszej wiedzy w domenie publicznej brak jest podobnych zasobów tego typu”, mówi Thure Pavlo Hauser, koordynator projektu. W ramach projektu przeprowadzono również wywiady z zainteresowanymi stronami, takimi jak rolnicy i inni producenci żywności, w wyniku których stwierdzono, że niepewność co do tej technologii stanowi barierę dla jej przyjęcia.
Eksperymenty na uprawach
Rośliny pomidora i ziemniaka poddano eksperymentom z zastosowaniem i bez zastosowania pożytecznych mikroorganizmów (od grzybów po bakterie) oraz owadzich szkodników, a także w różnych warunkach oświetlenia, składników odżywczych, suszy i obecności patogenów, a także innych czynników stresowych. Naukowcy przeanalizowali reakcję mechanizmów obronnych roślin na działanie mikroorganizmów, a także ich wpływ na owadzie szkodniki oraz na istniejące wcześniej na roślinach i w organizmach owadzich szkodników grupy mikroorganizmów. „Co ciekawe, w warunkach uprawy komercyjnej w Hiszpanii rośliny pomidora, które zasiedlono pożytecznymi mikroorganizmami, były w mniejszym stopniu atakowane przez dwa główne gatunki szkodników”, wyjaśnia Hauser. „Ponadto ta pozornie zwiększona ochrona jest szczególnie wyraźna podczas suszy i przy pośrednich poziomach nawożenia fosforem, co podkreśla rolę hormonów i chemicznych mechanizmów obronnych”.
Dobrze wyszkoleni naukowcy pomogą kształtować przyszłość żywności
Chociaż na rynku są już dostępne modyfikatory mikrobiologiczne przeznaczone do użytku na roślinach uprawnych, takie jak grzyby mikoryzowe, usprawniają one głównie pobieranie składników odżywczych przez rośliny. Dopóki nie pogłębimy wiedzy na temat odporności stymulowanej przez mikroorganizmy, do kontroli upraw rolnicy będą prawdopodobnie nadal stosować bardziej szkodliwe dla środowiska rozwiązania chemiczne. „Aby ta nauka i technologia stały się atrakcyjniejsze dla producentów żywności, potrzebujemy dobrze wyszkolonych specjalistów, którzy będą rozwijać tę stosunkowo nową dziedzinę. Swoją wiedzę do projektu MiRA wniosło już 15 młodych naukowców. Z pewnością okaże się ona cenna dla firm i instytucji badawczych”, podsumowuje Hauser. Wieloaspektowe badania prowadzone w ramach projektu MiRA mogą być kontynuowane w wielu różnych kierunkach, ale głównym obszarem zainteresowania będą prawdopodobnie lepsze narzędzia do monitorowania i przewidywania korzyści, jakie mikroorganizmy przynoszą roślinom w kontekście ich obrony, zarówno w warunkach polowych, jak i laboratoryjnych. Ponadto naukowcy będą kontynuować prace nad ukierunkowaną inokulacją mikroorganizmów do wykorzystania w różnych kontekstach, a także poszerzać wiedzę na temat utrzymania mikroorganizmów w glebie.
Słowa kluczowe
MIRA, plony, pomidor, ziemniak, mikrobiologiczny, roślina, uprawa, odporność, rolnicy, szkodnik, choroba
