2023 Հեղինակ: Sophia Otis | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-05-21 01:49
Դուք կարող եք մտածել, որ բակտերիաները, որոնք «ներխուժում են» ծառեր, այնտեղ որոշակի ոչնչացում են առաջացնում: Բայց ինչպես օգտակար բակտերիաները, որոնք ապրում են մեր աղիքներում, որոշ մանրէներ օգնում են բույսերին զարգանալ: Պարզելու համար, թե ինչն է դարձնում այս միկրոբ-բույս փոխազդեցությունները, ԱՄՆ-ի Էներգետիկայի դեպարտամենտի (DOE) Բրուքհավենի ազգային լաբորատորիայի գիտնականները վերծանեցին բույսերում բնակվող միկրոբի գենոմը, որը նրանք նախկինում ցույց էին տվել, կարող է աճել բույսերի աճը 40 տոկոսով: Նրանց ուսումնասիրությունները, որոնք նկարագրված են առցանց PLoS Genetics-ում, հայտնաբերել են գեների լայն շրջանակ, որոնք օգնում են բացատրել այս սիմբիոտիկ հաջողության պատմությունը:Աշխատանքը կարող է բակտերիաների՝ որպես աճը խթանող նյութեր օգտագործելու մոտեցումը մեկ քայլ ավելի մոտեցնել գյուղատնտեսության և կենսավառելիքի բարելավման համար ներդրմանը:
«Մոլորակը ապագայի համար վառելիքի և սնուցման համար մենք նոր մոտեցումների կարիք ունենք», - ասում է Բրուքհավենի գիտնական Սաֆիհ Թաղավին, հետազոտության առաջատար հեղինակը: «Բույսերից ստացված կենսավառելիքը էներգիայի գրավիչ այլընտրանքային աղբյուր է, սակայն կենսավառելիքի հումքային շատ մշակաբույսեր ուղղակի մրցակցում են գյուղատնտեսական ռեսուրսների համար պարենային մշակաբույսերի հետ, ինչպիսիք են հողը, ջուրը և պարարտանյութերը: Մեր հետազոտությունը ուղիներ է փնտրում՝ բարելավելու կենսավառելիքի հումքային բույսերի աճը: հողի վրա, որը չի կարող տնտեսապես օգտագործվել սննդի արտադրության համար: Այն, ինչ մենք սովորում ենք, կարող է օգտագործվել նաև պարենային մշակաբույսերի արտադրողականությունը բարձրացնելու համար», - ավելացրեց նա:
Բրուքհեյվենի թիմը ուսումնասիրել է բարդիների արմատներից մեկուսացված բակտերիաների մի տեսակ: «Բարդին օրինակելի տեսակ է կենսավառելիքի արտադրության համար, մասամբ այն պատճառով, որ նա կարող է աճել եզրային հողերում, որոնք ոչ պիտանի են պարենային մշակաբույսերի համար», - ասում է գիտնական Դանիել (Նիլս) վան դեր Լելին, ով ղեկավարում է հետազոտական ծրագիրը:Վան դեր Լելի-Թաղավի խմբի նախորդ ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ Enterobacter բակտերիան (sp. 638) մեծացնում է բարդիների աճը մինչև 40 տոկոսով:
Ընթացիկ ուսումնասիրության մեջ՝ DOE-ի Համատեղ գենոմի ինստիտուտում իրականացված գենոմի հաջորդականության, գենոմի ձեռքով անոտացիայի միջոցով՝ Բրուքհեյվենի կենսաբան Սեբաստիեն Մոնչիի հետ համագործակցությամբ, և մետաբոլիկ անալիզների միջոցով, որոնք իրականացվել են Հարավային Կարոլինայի համալսարանում՝ Բրուքհևենի բույսերի գիտնական Լի Նյումանի հետ համատեղ: Գիտնականները հայտնաբերել են գեների ընդլայնված շարք, որոնք օգնում են Enterobacter-ին (sp. 638) հաստատվել այս խորշում: Ուսումնասիրությունները նաև բացահայտեցին միկրոբի և նրա հյուրընկալողի միջև ուշագրավ փոխազդեցություններ, որոնք օգնում են բույսին գոյատևել և զարգանալ:
Հայտնաբերված բակտերիալ գեների թվում կան այնպիսիք, որոնք ծածկագրում են սպիտակուցները, որոնք. վերցնել բույսերի արմատներից ազատված սննդանյութերը; և շարժվել դեպի, կպչել և գաղութացնել բարդիների արմատային հյուսվածքները:Մանրէները նաև ունեն գեներ, որոնք օգուտներ են տալիս բույսին, այդ թվում՝ գեներ, որոնք կարող են օգնել երաշտի դիմադրություն հաղորդելուն և թունավոր մետաղների հետ գոյակցելու կարողությանը. գեներ, որոնք արտադրում են հակամանրէային նյութեր, որոնք պաշտպանում են բույսերը սնկային և բակտերիալ վարակներից. և գեներ, որոնք արտադրում են բույսերի աճը խթանող «ֆիտոհորմոններ» և պրեկուրսորներ, որոնք բարդին չի կարող ինքնուրույն արտադրել:
«Այս ասոցիացիայի ամենաուշագրավ բաներից մեկը, որը մենք հաստատեցինք մեր նյութափոխանակության վերլուծություններով, այն է, որ բույսերի աճին նպաստող այս ֆիտոհորմոնների արտադրությունն ուղղակիորեն կախված է բույսերի կողմից սինթեզված շաքարների առկայությունից, ինչպիսիք են. սախարոզա, աճի միջավայրում: Բացի այդ, հայտնի է մեկ մետաբոլիտ (մեզո-2, 3 բութանադիոլ), որը առաջացնում է երաշտի նկատմամբ համակարգային հանդուրժողականություն և բույսերի հիվանդությունների դեմ համակարգային դիմադրություն»,- ասաց Թաղավին: Այսպիսով, բույսը արտադրում է շաքար, որն օգնում է բակտերիաներին աճել և ստեղծել ֆիտոհորմոններ և այլ միացություններ, որոնք օգնում են բույսերին ավելի լավ և առողջ զարգանալ:
«Հետաքրքիր է, որ գեները, որոնք թույլ են տալիս բակտերիաներին մետաբոլիզացնել սախարոզը, և գեները, որոնք արտադրում են ֆիտոհորմոնները, գտնվում են գենոմային կղզում, ինչը ենթադրում է, որ դրանք միասին ձեռք են բերվել գեների բնական հորիզոնական փոխանցման միջոցով», - ասաց Թաղավին:
Գիտնականները ծրագրում են շարունակել իրենց աշխատանքը՝ ուսումնասիրելով, թե ինչպես են արտահայտվում այս տարբեր գեները բարդիների բակտերիալ գաղութացման տարբեր փուլերում։ Այս մանրամասն ուսումնասիրություններն ավելի կխթանեն գիտնականների ըմբռնումը բարդ փոխազդեցությունների մասին, ներառյալ ազդանշանային միացությունների և այլ երկրորդական մետաբոլիտների դերը, որոնք դեր են խաղում գաղութացման և բույսերի աճի խթանման գործում::
«Այս հիմնական բացահայտումները, ի վերջո, կարող են վերածվել համապարփակ ռազմավարությունների՝ օգտագործելու այս բնական բակտերիա-բույս հարաբերությունների օգտագործումը՝ բույսերի հիմնումը և կենսազանգվածի արտադրությունը բարելավելու համար: Այս մոտեցումը կարող է կիրառվել կայուն գյուղատնտեսության, բիոէներգիայի համար բույսերի արտադրողականությունը բարելավելու համար: մարգինալ հողերում հումքի արտադրությունը կամ չոր տարածքների անապատացման դեմ պայքարելու համար», - ասաց վան դեր Լելին:
