ეს კვლევა აჩვენებს, რომ ბრინჯის ფესვებიდან იზოლირებული რიზოსფეროს სიმბიოზური სოკო *Kosakonia oryziphila* NP19 წარმოადგენს პერსპექტიულ მცენარის ზრდის ხელშემწყობ ბიოპესტიციდს და ბიოპესტიციდს *Pyricularia oryzae*-ით გამოწვეული ბრინჯის აფეთქების კონტროლისთვის. ინ ვიტრო ექსპერიმენტები ჩატარდა ხაო დაუკ მალი 105 (KDML105) ჯიშის ჟასმინის ბრინჯის ნერგების ახალ ფოთლებზე. შედეგებმა აჩვენა, რომ NP19 ეფექტურად აფერხებდა *Pyricularia oryzae* კონიდიების აღმოცენებას. *Pyricularia oryzae* ინფექცია დათრგუნული იქნა სამი განსხვავებული დამუშავების პირობებში: პირველი, ბრინჯი კოლონიზებული იქნა NP19-ით და დაინოკულირებული იქნა *Pyricularia oryzae* კონიდიებით; მეორე, ფოთლებზე დაიტანეს NP19-ის და *Pyricularia oryzae* კონიდიების ნარევი;
რიზოსფეროს ბაქტერია *Kosakonia oryziphila* NP1914ბრინჯის ფესვებიდან (*Oryza sativa* L. cv. RD6) იზოლირებული იქნა. *Kosakonia oryziphila* NP19-ს აქვს მცენარის ზრდის ხელშემწყობი თვისებები, მათ შორის აზოტის ფიქსაცია, ინდოლძმარმჟავას (IAA) წარმოება და ფოსფატის ხსნადობა. საინტერესოა, რომ *Kosakonia oryziphila* NP19 გამოიმუშავებს ქიტინაზას.14.*Kosakonia oryziphila* NP19-ის KDML105 ბრინჯის თესლზე გამოყენებამ გააუმჯობესა ბრინჯის გადარჩენა ბრინჯის ბლასტის ინფექციის შემდეგ. კვლევის მიზანია (i) გარკვეს *Kosakonia oryziphila* NP19-ის ინჰიბიტორული მექანიზმი ბრინჯის ბლასტის წინააღმდეგ და (ii) გამოიკვლიოს *Kosakonia oryziphila* NP19-ის გავლენა ბრინჯის ბლასტის კონტროლზე.
საკვები ნივთიერებები გადამწყვეტ როლს ასრულებენ მცენარის ზრდა-განვითარებაში, რადგან ისინი სხვადასხვა მიკრობული დაავადების კონტროლის ფაქტორებს წარმოადგენენ. მცენარის მინერალური კვება განსაზღვრავს მის დაავადებებისადმი მდგრადობას, მორფოლოგიურ ან ქსოვილოვან მახასიათებლებს და ვირულენტობას, ანუ პათოგენების წინააღმდეგ გადარჩენის უნარს. ფოსფორს შეუძლია შეანელოს განვითარება და შეამციროს ბრინჯის აფეთქების სიმძიმე ფენოლური ნაერთების სინთეზის გაზრდით. კალიუმი ზოგადად ამცირებს ბრინჯის მრავალი დაავადების, როგორიცაა ბრინჯის აფეთქება, ბაქტერიული ფოთლის ლაქაობა, ფოთლის გარსის ლაქაობა, ღეროს ლპობა და ფოთლის ლაქაობის შემთხვევები. პერენუს კვლევამ აჩვენა, რომ კალიუმის მაღალი შემცველობის სასუქებს ასევე შეუძლიათ შეამცირონ ბრინჯის სოკოვანი დაავადებების შემთხვევები და გაზარდონ მოსავლიანობა. მრავალრიცხოვანმა კვლევამ აჩვენა, რომ გოგირდის სასუქებს შეუძლიათ გააუმჯობესონ მოსავლის მდგრადობა სოკოვანი პათოგენების მიმართ.27მაგნიუმის (ქლოროფილის კომპონენტი) სიჭარბემ შეიძლება ბრინჯის აფეთქება გამოიწვიოს.21თუთიას შეუძლია პირდაპირ გაანადგუროს პათოგენები, რითაც ამცირებს დაავადების სიმძიმეს.22საველე კვლევებმა აჩვენა, რომ მიუხედავად იმისა, რომ საველე ნიადაგში ფოსფორის, კალიუმის, გოგირდის და თუთიის კონცენტრაცია უფრო მაღალი იყო, ვიდრე ქოთნის ექსპერიმენტში, ბრინჯის აფეთქება მაინც გავრცელდა ბრინჯის ფოთლებში. ნიადაგის საკვები ნივთიერებები შეიძლება არც ისე ეფექტური იყოს ბრინჯის აფეთქების კონტროლისთვის, რადგან ფარდობითი ტენიანობა და ტემპერატურა არახელსაყრელია პათოგენების ძლიერი ინვაზიისთვის.
საველე ცდებში, Stenotrophomonas maltophilia, P. dispersa, Xanthomonas sacchari, Burkholderia multivorans, Burkholderia diffusa, Burkholderia vietnamiensis და C. gleum აღმოჩენილი იქნა ყველა დამუშავებისას. Stenotrophomonas maltophilia იზოლირებული იქნა ხორბლის, შვრიის, კიტრის, სიმინდის და კარტოფილის რიზოსფეროდან და აჩვენა ბიოკონტროლი.აქტივობაColletotrichum nymphaeae-ს წინააღმდეგ.28 გარდა ამისა, ცნობილია, რომ P. dispersa ეფექტურია შავი ფერის წინააღმდეგ.ლპობატკბილი კარტოფილი.29 გარდა ამისა, Xanthomonas sacchari-ს R1 შტამმა აჩვენა ანტაგონისტური აქტივობა Burkholderia-თი გამოწვეული ბრინჯის აფეთქებისა და პანიკულური ლპობის წინააღმდეგ.გლუმა.30Burkholderia oryzae NP19-ს შეუძლია აღმოცენების დროს ბრინჯის ქსოვილთან სიმბიოზური ურთიერთობა დაამყაროს და ზოგიერთი ბრინჯის ჯიშისთვის ენდემურ სიმბიოზურ სოკოდ იქცეს. მიუხედავად იმისა, რომ ნიადაგის სხვა ბაქტერიებს შეუძლიათ ბრინჯის კოლონიზაცია გადარგვის შემდეგ, კოლონიზაციის შემდეგ ბრინჯის დამცავ მექანიზმში აფეთქების სოკო NP19 მრავალ ფაქტორზე მოქმედებს. NP19 არა მხოლოდ თრგუნავს P. oryzae-ს ზრდას 50%-ზე მეტით (იხილეთ დამატებითი ცხრილი S1 ონლაინ დანართში), არამედ ამცირებს ფოთლებზე აფეთქების შედეგად გამოწვეული დაზიანებების რაოდენობას და ზრდის NP19-ით (RBf, RFf-B და RBFf-B) დათესილი ან კოლონიზებული ბრინჯის მოსავლიანობას საველე ცდებში (სურათი S3).
სოკო Pyricularia oryzae, რომელიც იწვევს მცენარეულ აფეთქებას, ჰემიტროფული სოკოა, რომელიც ინფექციის დროს მასპინძელი მცენარისგან საკვებ ნივთიერებებს საჭიროებს. მცენარეები სოკოვანი ინფექციის ჩასახშობად რეაქტიულ ჟანგბადის სახეობებს (ROS) გამოიმუშავებენ; თუმცა, Pyricularia oryzae მასპინძელი მცენარის მიერ წარმოებული ROS-ის წინააღმდეგ საბრძოლველად სხვადასხვა სტრატეგიას იყენებს.31როგორც ჩანს, პეროქსიდაზები მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ პათოგენების მიმართ რეზისტენტობაში, მათ შორის უჯრედის კედლის ცილების ჯვარედინი შეკავშირებაში, ქსილემის კედლების გასქელებაში, ROS-ის წარმოებასა და წყალბადის ზეჟანგის ნეიტრალიზაციაში.32ანტიოქსიდანტური ფერმენტები შეიძლება ROS-ის სპეციფიკური შემგროვებელი სისტემის ფუნქციას ასრულებდნენ. მათი ანტიოქსიდანტური თვისებების წყალობით, სუპეროქსიდდისმუტაზა (SOD) და პეროქსიდაზა (POD) ხელს უწყობენ თავდაცვითი რეაქციების ინიცირებას, ხოლო SOD თავდაცვის პირველ ხაზს წარმოადგენს.33ბრინჯში მცენარის პეროქსიდაზას აქტივობა ინდუცირდება მცენარეთა პათოგენებით, როგორიცაა *Pyricularia oryzae* და *Xanthomonas oryzae pv. Oryzae*, ინფიცირების შემდეგ.32ამ კვლევაში, პეროქსიდაზას აქტივობა გაიზარდა *Magnaporthe oryzae* NP19-ით კოლონიზებული და/ან დაინოკულირებული ბრინჯში; თუმცა, *Magnaporthe oryzae*-მ გავლენა არ მოახდინა პეროქსიდაზას აქტივობაზე. სუპეროქსიდდისმუტაზა (SOD), როგორც H₂O₂ სინთაზა, აკატალიზებს O₂⁻-ის აღდგენას H₂O₂-მდე. SOD გადამწყვეტ როლს ასრულებს მცენარის მდგრადობაში სხვადასხვა სტრესის მიმართ, მცენარეში H₂O₂-ის კონცენტრაციის დაბალანსებით, რითაც ზრდის მცენარის მდგრადობას სხვადასხვა სტრესის მიმართ³⁴. ამ კვლევაში, ქოთნის ექსპერიმენტში, *Magnaporthe oryzae*-ით დაინოკულაციიდან 30 დღის შემდეგ (30 DAT), RF და RBF ჯგუფებში SOD აქტივობა შესაბამისად 121.9%-ით და 104.5%-ით მაღალი იყო, ვიდრე R ჯგუფში, რაც მიუთითებს SOD რეაქციაზე *Magnaporthe oryzae*-ით ინფექციაზე. როგორც ქოთნის, ასევე მინდვრის ექსპერიმენტებში, *Magnaporthe oryzae* NP19-ით ინოკულირებულ ბრინჯში SOD აქტივობა, შესაბამისად, 67.7%-ით და 28.8%-ით მაღალი იყო, ვიდრე არაინოკულირებულ ბრინჯში, ინოკულაციიდან 30 დღის შემდეგ. მცენარის ბიოქიმიურ რეაქციებზე გავლენას ახდენს გარემო, სტრესის წყარო და მცენარის ტიპი³⁵. მცენარის ანტიოქსიდანტური ფერმენტების აქტივობაზე პირდაპირ გავლენას ახდენს გარემო ფაქტორები, რომლებიც, თავის მხრივ, გავლენას ახდენენ მცენარის ანტიოქსიდანტური ფერმენტების აქტივობაზე მცენარის მიკრობული საზოგადოების შეცვლით.
ამ კვლევაში გამოყენებული ბრინჯის აფეთქების დაავადების სოკო (Kosakonia oryziphila NP19, NCBI-ის სააბონენტო ნომერი PP861312) იყო შტამი13იზოლირებულია ბრინჯის ჯიშის RD6 ფესვებიდან ნახონ ფანომის პროვინციაში, ტაილანდი (16° 59′ 42.9″ N 104° 22′ 17.9″ E). ეს შტამი კულტივირებული იქნა საკვებ ბულიონში (NB) 30°C ტემპერატურაზე და 150 ბრ/წთ სიჩქარით 18 საათის განმავლობაში. ბაქტერიული კონცენტრაციის გამოსათვლელად, გაიზომა ბაქტერიული სუსპენზიის შთანთქმა 600 ნმ-ზე. ბაქტერიული სუსპენზიის კონცენტრაცია დარეგულირებული იქნა10⁶CFU/მლ სტერილური დეიონიზებული წყლით (dH₂O). ბრინჯის ბლასტური სოკო (Pyricularia oryzae) წერტილოვანი ინოკულაციით შეიყვანეს კარტოფილის დექსტროზის აგარზე (PDA) და ინკუბირებული იქნა 25°C ტემპერატურაზე 7 დღის განმავლობაში. სოკოვანი მიცელიუმი გადატანილი იქნა ბრინჯის ქატოს აგარის გარემოში (2% (w/v) ბრინჯის ქატო, 0.5% (w/v) საქაროზა და 2% (w/v) აგარი გახსნილი დეიონიზებულ წყალში, pH 7) და ინკუბირებული იქნა 25°C ტემპერატურაზე 7 დღის განმავლობაში. მგრძნობიარე ბრინჯის ჯიშის (KDML105) სტერილიზებული ფოთოლი მოათავსეს მიცელიუმზე კონიდიების ინდუცირებისთვის და ინკუბირებული იქნა 25°C ტემპერატურაზე 5 დღის განმავლობაში ულტრაიისფერი და თეთრი სინათლის კომბინაციის ქვეშ. კონიდიები შეგროვდა მიცელიუმის და ინფიცირებული ფოთლის ზედაპირის ფრთხილად გაწმენდით 10 მლ სტერილიზებული 0.025% (v/v) Tween 20 ხსნარით. სოკოვანი ხსნარი გაფილტრული იქნა მატყლის რვა ფენით მიცელიუმის, აგარის და ბრინჯის ფოთლების მოსაშორებლად. შემდგომი ანალიზისთვის სუსპენზიაში კონიდიების კონცენტრაცია დაარეგულირეს 5 × 10⁵ კონიდია/მლ-მდე.
Kosakonia oryziphila NP19 უჯრედების ახალი კულტურები მომზადდა NB გარემოში 37°C ტემპერატურაზე 24 საათის განმავლობაში კულტივირებით. ცენტრიფუგირების შემდეგ (3047 × g, 10 წთ), უჯრედული ნალექი შეგროვდა, ორჯერ გაირეცხა 10 mM ფოსფატ-ბუფერული ფიზიოლოგიური ხსნარით (PBS, pH 7.2) და ხელახლა სუსპენდირებული იქნა იმავე ბუფერში. უჯრედული სუსპენზიის ოპტიკური სიმკვრივე გაიზომა 600 ნმ-ზე, რამაც დაახლოებით 1.0 მნიშვნელობა მიიღო (რაც 1.0 × 10⁷ CFU/μl-ის ექვივალენტურია, რაც განისაზღვრა საკვები აგარის ფირფიტებზე განთავსებით). P. oryzae-ს კონიდიები მიღებული იქნა PBS ხსნარში სუსპენზირებით და ჰემოციტომეტრის გამოყენებით დათვლით. *K. oryziphila* NP19-ის და *P-ის სუსპენზიები. ფოთლის ნაცხის ექსპერიმენტებისთვის, K. oryziphila*-ს კონიდიები მომზადდა ახალ ბრინჯის ფოთლებზე, შესაბამისად, 1.0 × 10⁷ CFU/μL და 5.0 × 10² კონიდია/μL კონცენტრაციით. ბრინჯის ნიმუშის მომზადების მეთოდი შემდეგი იყო: ბრინჯის ნერგებიდან 5 სმ სიგრძის ფოთლები მოიჭრა და მოათავსეს პეტრის ჭურჭელში, რომელიც დასველებული შთამნთქმელი ქაღალდით იყო გაფორმებული. შეიქმნა ხუთი დამუშავების ჯგუფი: (i) R: ბრინჯის ფოთლები ბაქტერიული ინოკულაციის გარეშე, როგორც კონტროლი, დამატებული 0.025% (v/v) Tween 20 ხსნარით; (ii) RB + F: ბრინჯი, დათესილი K. oryziphila NP19-ით, დამატებული ბრინჯის აფეთქების გამომწვევი სოკოს კონიდიების სუსპენზიის 2 μL-ით; (iii) R + BF: R ჯგუფის ბრინჯი, დამატებული აფეთქების სოკოს კონიდიების სუსპენზიის 4 μl-ით და K. oryziphila NP19-ით (მოცულობითი თანაფარდობა 1:1); (iv) R + F: R ჯგუფის ბრინჯი, რომელსაც დაემატა 2 μl ბლასტური სოკოს კონიდიების სუსპენზია; (v) RF + B: R ჯგუფის ბრინჯი, რომელსაც დაემატა 2 μl ბლასტური სოკოს კონიდიების სუსპენზია, ინკუბირებული იქნა 30 საათის განმავლობაში, შემდეგ კი იმავე ადგილას დაემატა 2 μl K. oryziphila NP19. ყველა პეტრის ჯამი ინკუბირებული იქნა 25°C ტემპერატურაზე სიბნელეში 30 საათის განმავლობაში და შემდეგ მოთავსდა უწყვეტი განათების ქვეშ. თითოეული ჯგუფი ჩამოყალიბდა სამჯერ. 72 საათიანი კულტივაციის შემდეგ, მცენარეული ქსოვილები დააკვირდნენ და გაანალიზეს სკანირების ელექტრონული მიკროსკოპით (SEM). მოკლედ, მცენარეული ქსოვილები ფიქსირდა ფოსფატურ ბუფერში, რომელიც შეიცავდა 2.5% (v/v) გლუტარალდეჰიდს და გაუწყლოდა ეთანოლის ხსნარების სერიით. ნახშირორჟანგით კრიტიკული წერტილის გაშრობის შემდეგ, ნიმუშები დაფარული იყო ოქროთი და საბოლოოდ გამოკვლეული იქნა სკანირების ელექტრონული მიკროსკოპით.15
გამოქვეყნების დრო: 2025 წლის 15 დეკემბერი