In einem im
The ISME Journal veröffentlichten Artikel identifizieren Wissenschaftler einen neuen Mechanismus, der die Entwicklung einer schützenden Bakteriumschicht um die Pflanzenwurzeln stimuliert und den Weg für neue Strategien zum Pflanzenschutz eröffnet.
Die Rhizosphäre, der Raum in der Nähe der Pflanzenwurzeln, ist eine ökologisch bedeutsame Nische, die durch das Vorkommen zahlreicher Mikroorganismen gekennzeichnet ist. Die Gesamtheit dieser Mikroorganismen bildet das Mikrobiom, dessen Aktivität für die Pflanzenversorgung und die Widerstandsfähigkeit gegen Krankheiten unerlässlich ist.
Der AgN23-Stamm produziert spezialisierte Metaboliten, die als Galbonolide bezeichnet werden, und hemmt die Aktivität der IPC-Synthase (IPCS), eines Enzyms, das am Sphingolipidstoffwechsel (Ceramide) beteiligt ist. Die Beeinträchtigung des Ceramidstoffwechsels führt zur Stimulation von Immunreaktionen, einschließlich der Produktion antimikrobieller Metaboliten wie Camalexin in der Modellpflanze Arabidopsis thaliana. Die Anhäufung von Camalexin in der Rhizosphäre fördert wiederum das Wachstum von AgN23 und verstärkt dessen biologische Aktivität.
© Dumas, 2024 Die Strukturierung dieses Mikrobioms wird durch komplexe, vor allem biochemische Kommunikationsmechanismen zwischen Pflanzen und Mikroorganismen einerseits und zwischen Mikroorganismen andererseits sichergestellt. Die Entschlüsselung dieser Mechanismen ist ein zentrales Ziel, um das pflanzliche Mikrobiom, insbesondere bei Kulturpflanzen, auf rationaler Basis zu gestalten und zu steuern.
In früheren Arbeiten identifizierten die Wissenschaftler den Bakterienstamm AgN23, der starke Immunreaktionen bei Pflanzen auslöst und sie dadurch vor Angriffen pathogener Mikroorganismen schützt.
In einem Artikel, der in der Zeitschrift
The ISME Journal veröffentlicht wurde, untersuchten die Wissenschaftler den Wirkmechanismus dieses Stammes. Sie entdeckten, dass er eine besondere Klasse von Verbindungen produziert, die als Galbonolide bezeichnet werden.
Die Rolle der Galbonolide wurde durch Ansätze der molekularen Genetik und Biochemie untersucht, die zu dem Schluss führten, dass diese Moleküle, indem sie in den Sphingolipidstoffwechsel eingreifen, die Wurzeln zur Produktion antimikrobieller Abwehrstoffe anregen. Unerwarteterweise zeigten diese Studien ferner, dass das Wachstum von AgN23 um die Wurzeln durch die Produktion dieser pflanzlichen Verbindungen stimuliert wird, was die schützende Wirkung des Bakteriums verstärkt.
Diese Arbeiten führten somit zur Identifizierung von Bakterien, die Verbindungen produzieren, um das Immunsystem von Pflanzen zu manipulieren, wodurch ihr Wachstum in der Rhizosphäre gefördert wird. Letztendlich werden diese Erkenntnisse zur rationalen Gestaltung von mikrobiellen Konsortien für die Pflanzengesundheit beitragen.
Referenz:
Wurzel-assoziierte
Streptomyces produzieren Galbonolide zur Modulation der Pflanzenimmunität und Förderung der Rhizosphärenkolonisation.
Nicolle, C., Gayrard, D., Noël, A., Hortala, M., Amiel, A., Grat-Simeone, S., Le Ru, A., Marti, G., Pernodet, J-L., Lautru, S., Dumas, B. und Rey, T (2024).
19. Juni 2024,
The ISME Journal, DOI:
https://doi.org/10.1093/ismejo/wrae112
Quelle: CNRS INSB