Rastlinski probiotiki za kaljenje in boljšo rast

V zadnjem ZbritOFFu sezone poročamo o študiji, v kateri so raziskovalke in raziskovalci preučevali mehanizme blagodejnega vpliva bakterij vrste Bacillus subtilis na kaljenje semen melon. Raziskava je bila objavljena v reviji Nature microbiology.

Kaljenje semen je kompleksen biološki proces, ki vključuje predvsem regulacijo rastlinskih rastnih hormonov. Znano je že, da bakterije vrste Bacillus subtilis spodbujajo kaljenje semen, vendar še niso bili raziskani mehanizmi v ozadju.

Znanost / Znanstveni britoff

Policistični jajčniki in probiotiki

Bakterija ublaži simptome sindroma policističnih jajčnikov preko povečane proizvodnje kratkih maščobnih kislin

Angelika Vižintin

 / 1. 2. 2022

Raziskovalke in raziskovalci so najprej nakalili dve skupini semen melone, pri čemer so eni dodali suspenzijo bacilov, druga pa je služila kontroli. Po šestnajstih urah kaljenja so izmerili velikost radikule – koreninske zasnove semena – in ugotovili, da ima radikula obdelanih semen večjo površino. Da bi preverili hipotezo o vplivu bakterij na rastne hormone semen, so opravili transkriptomsko analizo in primerjali razlike pri prepisovanju genov med skupinama semen.

Analiza izražanja genov pri obdelanih semenih ni pokazala povečanega izražanja genov, povezanih s hormoni, ampak predvsem genov, ki so vključeni v presnovo ogljika in proces fotosinteze. Raziskovalke in raziskovalci so zato naredili še primerjavo presnove, pri kateri so v prvih 24-ih urah pri obdelanih semenih zaznali izrabo več raznolikih virov, predvsem iz skupine maščob. Presnovne razlike so opazili tudi pri mesec dni starih rastlinah. Tako so denimo v listih melon, vzklilih iz obdelanih semen, zaznali več maščobnih molekul kot tudi aminokislino triptofan in cimetovo kislino, ki sta biomarkerja blagodejnih bakterijsko-rastlinskih interakcij.

Raziskovalna skupina je nato preverila, kaj se pri kaljenju dogaja z bakterijami Bacillus subtilis. Z različnimi tehnikami mikroskopiranja so ugotovili, da spore takoj po kaljenju kolonizirajo območje hranilnega tkiva semen. V nadaljnjih poskusih kaljenja melon so uporabili bakterijske mutante z nekaterimi odstranjenimi geni bakterijskega polisaharidnega ovoja, ki kodirajo zapise za sekundarne metabolite. Glede na rast radikule so potem sklepali, katere spojine bakterijskega ovoja spodbujajo kaljenje semen.

Izkazalo se je, da sta za boljšo rast ključna bakterijska proteina TasA in fengicin, ki na začetku kaljenja pospešita metabolni proces rastline, vendar na dva različna načina. Protein TasA združi oljna telesca semen v bližini glikosomov, rastlinskih organelov, ki telesca pretvorijo v dostopen vir energije. Protein fengicin pa poviša nivo reaktivnih kisikovih zvrsti, ki destabilizirajo membrane oljnih telesc, kar v rastlini sproži proces njihove razgradnje. Na ta način oba proteina v semenu sprožita signale, da je čas za začetek kalitve.

Znanost / Znanstveni britoff

Hura za kožne probiotike

Z Roseomonas mucosa proti dermatitisu

Teja Colja

 / 29. 10. 2020

Protein fengicin se sicer v kmetijstvu uporablja kot fungicid, zato je raziskovalna skupina na koncu preverila še, ali ima poleg kratkotrajnega učinka spodbujanja kaljenja tudi dolgotrajnejši učinek zaščite pri okužbi. Odrasle rastline melon so tako okužili z glivo Botrytis cinerea. Rastline, ki so vzklile iz semen z dodanimi bakterijami, so imele hitrejši odziv na infekcijo in manj poškodb listov. Vse kaže, da oksidativni stres v fazi kaljenja sproži sintezo antioksidanta glutationa, ki pa vztraja tudi pri odrasli rastlini. Semena rastlin z dodanimi bakterijami vrste Bacillus subtilis zrastejo v večje kalčke, pa tudi v bujnejše rastline, ki so na dolgi rok bolj odporne na glivne parazite.

Ali so melone zaradi probiotikov tudi kaj slajše, pa se sprašuje Teja.

Vir slik: 

foto: Teja in https://www.nature.com/articles/s41564-022-01134-8