Naučnici sa NUS-a i Singapurskog centra za inženjerstvo prirodnih nauka o životnoj sredini (SCELSE) otkrili su jedno od najmoćnijih oruđa prirode u arsenalu za borbu protiv današnjih poljoprivrednih izazova: agromikrobne ili agrohemikalije prirodnog porekla – koje mogu poboljšati sinergiju između useva i mikroba, i na kraju poboljšati prinos useva i produktivnost.
U petogodišnjoj studiji koja je počela 2018. godine, naučnici su otkrili da je dobro poznati zaštitni hormon koji biljke obično oslobađaju iznad zemlje tokom perioda stresa — isparljivo organsko jedinjenje (VOC) poznato kao metil jasmonat (MeJA) — do sada ima nepoznata funkcija. Otkrili su da MeJa služi kao zajednički, verovatno tajni jezik koji omogućava biljci da komunicira sa okolnim slojevima mikroorganizama ugrađenih u tlo.
Nalazi su detaljno opisani u radu pod naslovom „Hlapljivi metil jasmonat iz korena signalizira formiranje biofilma korisnih za domaćine od strane mikrobioma tla“, koji je objavljen u časopisu Nature Chemical Biologi 13. novembra 2023. Zasluge: Nacionalni univerzitet Singapura
Vanredni profesor Sanjai Svarup, koji je glavni istraživač u Istraživačkom centru za održivu urbanu poljoprivredu (SUrF) pri Prirodno-matematičkom fakultetu NUS-a i zamenik direktora istraživanja u SCELSE, rekao je: „Uticaj ovog otkrića je mnogostruk i ključan za održivu poljoprivredu Iskorištavanje ovih poljoprivrednih mikroba ne samo da će povećati produktivnost useva, već će i smanjiti potrebu za sintetičkim inputima i ublažiti uticaj modernih poljoprivrednih praksi na životnu sredinu.“
Otkrivši sopstveni način komunikacije između biljaka i korisnih mikroba, istraživački tim je podneo patent za korišćenje ove nove aplikacije kako bi je poboljšao i poboljšao otpornost i produktivnost poljoprivrednih sistema. Rezultat ovoga bi mogla biti nova generacija agro-hemikalija ili hemikalija strukturiranih u prirodi koje se mogu koristiti za povećanje koristi za biljke.
Kako se predviđa da će svetska populacija dostići 10 milijardi do 2050. godine, obezbeđivanje sigurnosti hrane za svoje stanovnike postalo je jedan od najhitnijih izazova ovog veka. Singapur je, na primer, postavio cilj „30 k 30“ — da bude u stanju da proizvede 30% naših nutritivnih potreba do 2030. godine.
Da bi se postigli ovi ciljevi, poljoprivredna produktivnost mora hitno da se uhvati u koštac sa efektima klimatskih promena, degradacije zemljišta i sve nepredvidivijim vremenskim pojavama. Agromikrobni preparati — i agrohemikalije zasnovane na prirodi — sada se pojavljuju kao obećavajuća strategija za održivu poljoprivredu.
Agromikrobni lekovi obuhvataju mikrobne zajednice povezane sa usevima i služe kritičnim funkcijama promocije rasta biljaka, prevencije bolesti i fiksacije azota. Oni takođe pomažu u održavanju plodnosti tla tako što razlažu organsku materiju, recikliraju hranljive materije i stvaraju humus za zadržavanje vlage. Različite zajednice agromikrobnih bilja mogu se naći unutar biofilma, gde su ugrađeni u matricu koju sami proizvedu.
Mirisni MeJA VOC može da utiče na mikrobe sa daljine. Ovo naglašava činjenicu da se signal može proširiti izvan neposredne rizosfere biljke (niša koja okružuje koren biljke gde rastvorljivi i isparljivi molekuli olakšavaju komunikaciju između biljaka i povezane mikrobiote).
Prvi zajednički autor ovog dokumenta, dr Omkar Kulkarni, koji je sada naučnik u zajedničkoj laboratoriji L’Oreal-SCELSE, rekao je: „Biljke ne mogu da pričaju kao mi, ali imaju svoje elegantne načine da razgovaraju na velikim udaljenostima. Ovo uzbudljivo otkriće ne samo da će doneti fundamentalne uvide u interakcije između biljaka i mikroba, već će i potencijalno otvoriti put agrohemikalijama zasnovanim na prirodi.“ Dr Kulkarni je sproveo ovo istraživanje u okviru svog doktorata. rad na Odeljenju za biološke nauke PMF-a NUS.
Dr Mrinmoi Mazumder, naučni saradnik NUS-a u SCELSE-u i zajednički prvi autor rada, dodao je: „VOC posredovana komunikacija između biljaka i mikroba u rizosferi se proteže na daljinu, orkestrirajući harmoničnu saradnju prirode. Ovo otkriće ima fundamentalni i translacijski značaj za naučna zajednica, nudeći mogućnosti da se udube u mehaničke uvide i razviju prilagođena rešenja za upravljanje stresom u različitim sortama useva.“
