Дослідники аналізують ефективність бактерій у боротьбі з кавовою іржею
Нове дослідження проаналізувало потенціал бактерії для біологічної боротьби з грибком Hemileia Vastatrix, який спричиняє кавову іржу, серйозну проблему для бразильських виробників кави.
Стаття про дослідження опублікована в журналі BMC Microbiology.
Симптоми кавової іржі – жовті плями, схожі на опіки на листі рослини. Хвороба порушує фотосинтез, викликаючи в'янення листя і перешкоджаючи зростанню вишні, що виробляє боби, до того часу, поки дерево не нагадуватиме скелет. Зазвичай його контролюють за допомогою пестицидів на основі міді, які можуть надавати несприятливий вплив на навколишнє середовище.
«Це було фундаментальне наукове дослідження, в якому ми мали намір зрозуміти поведінку бактерій, що населяють листя кавових дерев. Насамперед, є кілька сполук, які шкідливі для бактерій і можуть бути використані для їхньої атаки», — сказав він. Хорхе Маурісіо Коста Мондего, останній автор статті.
«По-друге, листя — це середовище, яке зазнає значних екологічних навантажень, таких як сонячне світло та дощ. Ми хотіли зрозуміти, як бактерії, що живуть на кавовому листі, можуть протистояти як сполукам, що виробляються кавовою рослиною, так і стресам дощу та сонця», — сказав він. .
Крім цього фронту фундаментальної науки, у дослідженні також розглядалися проблеми прикладної науки. Дослідники вирішили з'ясувати, чи можуть бактерії, що населяють кавове листя, боротися з грибком, що викликає кавову іржу. Перший крок полягав в ідентифікації тегів послідовностей, що експресуються (EST) Coffea arabica і C. canephora, отриманих в рамках проекту «Бразильський геном кави» (Projeto Genoma EST-Café).
«Я був першим автором разом з Рамоном Відал, професором UNICAMP, статті, в якій ми зібрали послідовності, що експресуються C. arabica. Вона була опублікована у 2011 році. те, що ми зробили, більш-менш випадково», — сказав Мондего.
Випадкова метагеноміка
Дослідники виявили послідовності, які вони вважали забрудненими, серед ЕСТ кавового листя.
"Ми взяли ці послідовності, занесли їх до бази даних і дійшли висновку, що вони належать роду бактерій Pseudomonas spp", - сказав Мондего. «Це стимулювало цікавість нашої дослідницької групи, яку очолював Гонсало Перейра, а також професор UNICAMP. Ми запитали себе: Що, якщо ми зайнялися метагеномікою без наміру? Чи справді ці бактерії живуть на кавовому листі?».
У той час Мондего вже був дослідником у IAC. Через кілька років йому вдалося об'єднати зусилля з Леандро Піо де Соузою, першим автором статті, опублікованої в BMC Microbiology. Соуза був студентом, який отримав наукову стипендію, а тепер має докторський ступінь. в галузі генетики та молекулярної біології від UNICAMP.
«Я запросив Леандро попрацювати зі мною над цим дослідженням, метою якого було з'ясувати, чи справді Pseudomonas живе на кофейному листі. Якщо це так, попередні висновки підтверджуються. Він одразу погодився», — сказав Мондего.
Вони виділили бактериї з кофейного листя і помістили їх у питну среду. В ультрафіолетовому світлі можна охарактеризувати Pseudomonas, які виглядають фіолетовими та легко виділяються у середовищі.
"Ми зібрали бактериї, витягли їх ДНК і секвенували одну з них, яку назвали MN1F", - сказав він.
Вони зробили кілька цікавих відкриттів про MN1F, який має систему секреції, що відображає його потребу у виживанні у враженій среді, повному грибків та інших бактерій.
«Система секреції виробляє антибактеріальні та протигрибкові сполуки. Це свідчить про те, що його можна використовувати для біологічного контролю», - сказав Мондего. Вони також виявили низку білків, пов'язаних із захистом від водного стресу.
Наступним кроком були фізіологічні експерименти, під час яких бактерії культивувалися в різних середовищах, щоб підтвердити спостереження дослідників щодо геному.
«Біологічні експерименти підтвердили правильність кількох висновків. Ми показали, що бактерия справді має значну здатність протистояти сильному осмотичному тиску, що можна вважати аналогом впливу посухи на кофейне листя», — пояснив Мондего. Крім того, MN1F здатний розкладати фенольні сполуки, які можуть бути для нього шкідливими. Він виводить ці сполуки з рослини і перетворює їх на матеріал для власного виживання».
Потім дослідники провели серію тестів, щоб з'ясувати, чи можна використовувати MN1F для біологічної боротьби, запобігання або придушення розвитку H. vastatrix, грибка, що викликає каву іржу.
Випробування проводились у тепличних та лабораторних умовах, включаючи спробу інгібувати проростання грибка in vitro. У всіх експериментах бактерія виявилася здатною інгібувати розвиток спор (репродуктивних одиниць) та міцелію (ниткової мережі, що містить генетичний матеріал гриба).
Також читайте:
- Можливі нові способи продовження вирощування кави в мінливому кліматі
- Використання фосфору у Великій Британії необхідно краще контролювати,- дослідження
- Виявлено датчик вуглекислого газу в рослинах, який контролює втрату води
- Оптимізація дизайну генетичних ланцюгів ризобактерій для забезпечення стійкості сільського господарства