„Čarobni“ mikrobi spas za useve koje ugrožava rast mora

Istraživači su uspeli da otkriju skrivenog saveznika u borbi protiv jedne od najvećih pretnji poljoprivredi – slanog zemljišta, saopštio je Univerzitet Istočne Anglije.

Nova studija, koju je predvodila saradnica iz Kine dr Jenfen Dženg, pokazuje kako prirodne bakterije u zemljištu mogu dramatično da povećaju sposobnost biljaka da prežive u uslovima visokog saliniteta.

Preporučujemo

Nalazi otkrivaju do sada nepoznat mehanizam pomoću kojeg takozvani čarobni mikrobi pomažu biljkama – uključujući kukuruz, paradajz i uljanu repicu – da prežive u surovom okruženju. Postoji nada da bi ova prekretnica mogla da ima značajne posledice za poljoprivredu širom sveta, pomažući usevima da opstanu u zemljištu koje bi inače bilo neupotrebljivo.

- Nagomilavanje soli u obradivom zemljištu je veliki i sve veći problem – podstaknut klimatskim promenama, navodnjavanjem i porastom nivoa mora. So guši rast biljaka, oštećuje korenje i ozbiljno utiče na čitave žetve, čime se globalne zalihe hrane dovode u opasnost. Znamo da se biljke oslanjaju na zajednice mikroba oko svog korenja, nazvane mikrobiom korena, kako bi im pomogle da se nose sa stresom iz životne sredine. Ali kako tačno ti odnosi funkcionišu i da li su dosledni kod različitih useva i zemljišta, ostalo je uglavnom nejasno – rekao je Džonatan Tod, profesor Fakulteta bioloških nauka i Instituta Kvadram pri Univerzitetu Istočne Anglije, i dodao:

- Otkrili smo da biljke, čini se, privlače korisne bakterije u uslovima slanog zemljišta, koje zauzvrat podstiču unutrašnje promene koje jačaju njihovu fizičku strukturu i otpornost. Ako naučnici uspeju da iskoriste ovaj prirodni proces, to bi moglo označiti početak nove ere u poljoprivredi otpornoj na klimatske promene.

Istraživači su analizirali mikrobiome korena biljaka kod više vrsta useva i tipova zemljišta. Otkrili su da su pseudomonade, vrsta prirodnih bakterija u zemljištu, dosledno privučene korenu biljaka pod stresom od soli.

Ovaj obrazac se pokazao tačnim kod mnogih različitih useva, uključujući kukuruz, paradajz i uljanu repicu – što ukazuje na široko očuvan biološki odgovor, a ne na slučajnost. Genetska analiza je otkrila zašto ove bakterije uspevaju u surovim uslovima.

- U poređenju sa drugim mikrobima, pseudomonade nose specijalizovane gene koji im pomažu da tolerišu visok nivo soli, uključujući sisteme za transport natrijuma i druge mehanizme otpornosti na stres – rekao je prof. Tod.

Istraživači su uveli sojeve pseudomonada u biljke soje i otkrili da su oni uspešno kolonizovali korenje i značajno poboljšali rast biljaka pod stresom od soli – kako u eksperimentima u stakleniku, tako i u stvarnim poljskim ogledima.

- Otkrili smo da su biljke tretirane mikrobima pokazale jači korenov sistem, bolji razvoj i veće prinose u poređenju sa netretiranim biljkama uzgajanim u slanom zemljištu - rekao je prof. Tod.

- Najiznenađujuća stvar bila je otkriće na koji način bakterije pomažu biljkama da se izbore. Decenijama se mislilo da biljke preživljavaju salinitet kontrolisanjem nivoa natrijuma – u suštini držeći štetnu so napolju. Ali nismo našli dokaze da su bakterije uticale na transport natrijuma ili ravnotežu jona. Umesto da direktno pomažu biljkama da upravljaju solju, bakterije su stimulisale biljku da proizvodi više supstance zvane lignin. Korenje biljaka tretiranih bakterijama pokazalo je značajan porast sadržaja lignina, pri čemu su neka merenja porasla za preko 30 odsto pod stresom od soli – objasnio je on.

Lignin je čvrsta, drvenasta materija koja se nalazi u ćelijskim zidovima biljaka. On deluje kao prirodni štit, jačajući tkiva i pomažući biljkama da izdrže stres iz okoline. Istraživači su dalje identifikovali ključne gene uključene u ovaj proces. Kada su ovi geni bili veštački prekomerno eksprimirani (aktivirani), biljke su napredovale u slanim uslovima.

Nasuprot tome, biljke koje nisu mogle da proizvode lignin potpuno su izgubile tu korist, čak i kada su korisne bakterije bile prisutne.

Profesor Tod je rekao: „Nadamo se da ovo otkriće otvara nove mogućnosti za poljoprivredu.

Iskorišćavanjem prirodnih mikroba poput pseudomonada, mogli bi se razviti tretmani na biološkoj bazi koji pomažu usevima da rastu u slanom zemljištu bez velikih hemijskih unosa.

Sa ogromnim površinama poljoprivrednog zemljišta koje je već pogođeno salinitetom i onim koje je pod pretnjom, mikrobna rešenja bi mogla postati nezaobilazan alat za održavanje prinosa i osiguravanje bezbednosti hrane.“

Studija je objavljena u žurnalu Science Advances.

(Telegraf Nauka/University of East Anglia Norwich)