کمک باکتری ها به گیاهان در مبارزه با پاتوژن ها و تقویت رشد

به گزارش روابط پایگاه اطلاع رسانی علوم آزمایشگاهی ایران، کشاورزی مدرن به دلیل اتکا به آفت کش ها و کودهای شیمیایی که دارای معایب زیست محیطی و اقتصادی هستند با چالش های قابل توجهی مواجه است. در جستجوی جایگزین های پایدارتر، دانشمندان به میکروارگانیسم های مفید، به ویژه باکتری های محرک رشد گیاه plant growth-promoting bacteria (PGPB) روی آورده اند. در این میان، گونه های باسیلوس به دلیل تطبیق پذیری و پتانسیل آنها برای کاربرد تجاری، امیدوارکننده بوده است. مطالعه اخیر توسط محققان CINVESTAV توانایی سویه های باسیلوس را در کنترل باکتری های بیماری زای گیاهی و ترویج رشد گیاه در نهال های Arabidopsis thaliana بررسی کرده است.

این مطالعه سویه های مختلف باسیلوس را به دلیل توانایی آن ها در مهار رشد باکتری های مضر و تداخل در سنجش حد نصاب (فرآیند ارتباطی بین باکتری ها که می تواند بیماری زایی را تنظیم کند) ارزیابی کرد. با استفاده از Chromobacterium violaceum به عنوان یک سیستم مدل، محققان توانستند اثربخشی سویه های باسیلوس را در مختل کردن این ارتباطات باکتریایی مضر نشان دهند. این یافته به طور ویژه مهم است زیرا نقش دوگانه سویه های باسیلوس را نشان می دهد: محافظت از گیاهان در برابر عوامل بیماری زا و ترویج رشد آنها.

مطالعات قبلی پتانسیل گونه های باسیلوس را در کشاورزی نشان داده اند. به عنوان مثال، Bacillus spp. شناخته شده به تولید طیف وسیعی از ترکیبات است که با پاتوژن های گیاهی مبارزه می کند و رشد گیاه را افزایش می دهد. آن ها از طریق مکانیسم هایی مانند تولید آنتی بیوتیک ها، هیدرولازهای دیواره سلولی و سیدروفورها، که مولکول هایی هستند که آهن را که یک ماده مغذی حیاتی برای رشد گیاه است، متصل و انتقال می دهند، به این مهم دست می یابند. علاوه بر این، Bacillus spp. می تواند مقاومت سیستمیک القاییinduced systemic resistance (ISR) را در گیاهان ایجاد کند و آنها را در برابر حملات پاتوژن انعطاف پذیرتر کند.

مطالعه اخیر CINVESTAV با نشان دادن کاربردهای عملی سویه های باسیلوس در یک مجموعه آزمایشی کنترل شده، بر این یافته ها استوار است. محققان دریافتند که این سویه ها نه تنها رشد باکتری های بیماری زای گیاهی مختلف را مهار می کنند، بلکه باعث رشد نهال های Arabidopsis thaliana نیز می شوند. این عملکرد دوگانه می تواند به طور قابل توجهی نیاز به آفت کش ها و کودهای شیمیایی را کاهش دهد و با اهداف کشاورزی پایدار همسو شود.

علاوه بر این، تمرکز مطالعه بر مهار سنجش حد نصاب به ویژه قابل توجه است. سنجش حد نصاب فرآیندی است که در آن باکتری ها بر اساس تراکم جمعیت خود ارتباط برقرار کرده و رفتار خود را هماهنگ می کنند. با ایجاد اختلال در این ارتباط، سویه های باسیلوس می توانند از ویروسی شدن باکتری های مضر جلوگیری کنند و در نتیجه از گیاهان محافظت کنند. این مکانیسم یک رویکرد جدید برای کنترل بیولوژیکی ارائه می دهد که مکمل مزایای شناخته شده گونه های باسیلوس در تقویت رشد گیاه است.

در زمینه شیوه های کشاورزی گسترده تر، این یافته ها بسیار مرتبط هستند. به عنوان مثال، ذرت، محصولی که به آب و مواد مغذی قابل توجهی نیاز دارد، می تواند از چنین پیشرفت های بیوتکنولوژیکی بهره مند شود. تحقیقات قبلی نشان داده است که تحمل ذرت به خشکی را می توان از طریق رویکردهای ژنتیکی، شناسایی ژن های خاص و پلی مورفیسم های تک نوکلئوتیدی (SNPs) مرتبط با صفات مربوط به خشکی بهبود بخشید. ادغام سویه های باسیلوس با این پیشرفت های ژنتیکی می تواند انعطاف پذیری و عملکرد ذرت را بیشتر افزایش دهد و رویکردی چندوجهی برای بهبود محصول ارائه دهد.

علاوه بر این، نقش باکتری های اندوفیت، که در داخل بافت های گیاهی زندگی می کنند، در ذرت مورد بررسی قرار گرفته است. سویه های خاصی از باسیلوس به عنوان عوامل کنترل زیستی موثر در برابر قارچ های بیماری زا و محرک های رشد گیاه شناسایی شده اند. این سویه ها ترکیبات مفیدی مانند اسید ایندول-3 استیک (IAA)، سیدروفورها و آنزیم های لیتیک تولید می کنند که به اثربخشی آنها کمک می کند. یافته های مطالعه CINVESTAV در مورد سویه های باسیلوس با این مطالعات قبلی مطابقت دارد و پتانسیل Bacillus spp را به عنوان سنگ بنای شیوه های کشاورزی پایدار تقویت می کند.

در نتیجه، تحقیقات انجام شده توسط CINVESTAV پتانسیل قابل توجه سویه های باسیلوس را در ترویج رشد گیاه و محافظت در برابر باکتری های بیماریزای گیاهی نشان می دهد. با استفاده از قابلیت های دوگانه این باکتری ها، می توان اتکا به نهاده های شیمیایی را کاهش داد و رویکردی پایدارتر و سازگار با محیط زیست در کشاورزی را ترویج کرد. این مطالعه، همراه با تحقیقات قبلی، بر اهمیت ادغام میکروارگانیسم های مفید در شیوه های کشاورزی مدرن برای افزایش عملکرد و انعطاف پذیری محصول تأکید می کند.