Bakterije koje žive u zemljištu i pomažu korenima da fiksiraju azot mogu povećati sposobnost određenih biljaka da se razmnožavaju, navodi se u članku objavljenom u American Journal of Botani u kojem se opisuje studija ovog mehanizma kod Chamaecrista latistipula, mahunarke koja pripada porodici Fabaceae, koja uključuje pasulj i grašak.
Bakterije u zemljištu povećavaju privlačnost cvetova biljke za oprašivače putem vrste odnosa poznatog kao uzajamnost koja je široko rasprostranjena u biljkama i životinjama. Mikroorganizmi kao što su bakterije ili gljive doprinose i imaju koristi od uzajamnih odnosa sa biljkama, pri čemu obe strane dobijaju više hranljivih materija ili se, na primer, snažnije razmnožavaju.
U slučaju C. latistipula, grmlja sa autohtonim rasprostranjenjem koji obuhvata Boliviju, Brazil i severoistočnu Argentinu, zemljište koje naseljava obično je siromašno hranljivim materijama i zavisi od specifičnog tipa oprašivača za reprodukciju.
„Njegov uzajamni odnos sa bakterijama koje fiksiraju azot povećava snabdevanje korena hranljivim materijama u zamenu za šećer kojim se hrane“, rekao je Anselmo Nogueira, profesor na Federalnom univerzitetu ABC-ovog Centra za prirodne i ljudske nauke (CCNH). -UFABC) u Sao Bernardo do Kampu, država Sao Paulo, Brazil.
„Biljka takođe ima uzajamnu vezu sa specifičnom vrstom oprašivača. Polen koji se nalazi u prašnicima njenih cvetova oslobađa se samo kada su naterani da vibriraju, uglavnom tako što ga tresu ženke nekih vrsta bumbara iz roda Bombus.“
Eksperiment u stakleniku sproveden u Laboratoriji za interakciju biljaka i životinja, koju Nogueira vodi, pokazao je da ove bakterije igraju značajnu ulogu u stvaranju cveća privlačnim za bumbare, posebno za biljke koje rastu u zemljištu siromašnom hranljivim materijama.
„Takođe smo primetili drastičan efekat koji nismo očekivali. Pošto je povezanost sa bakterijama veoma skupa za biljku, pretpostavili smo da će u zemljištu bogatom azotom biljke jednostavno uzimati azot direktno iz zemlje, ali u našim eksperimentima hranljive materije -bogato tlo nije dalo zdrave biljke sa atraktivnim cvećem“, rekla je Caroline Souza, prva autorka članka.
Eksperiment je bio deo projekta „Sinergijski efekat višestrukih mutualista na biljke: kako bakterije, mravi i pčele doprinose evoluciji hiper-raznovrsne loze mahunarki“, koji koordinira Nogueira.
U eksperimentu, istraživači su pratili rast biljaka od 60 C. latistipula od klijanja semena tokom 16 meseci. Polovina je uzgajana u zemljištu sastavljenom uglavnom od peska (90%) sa tankim slojem organskog gornjeg sloja zemlje (10%) i niskom koncentracijom hranljivih materija, posebno azota. Druga polovina je uzgajana u zemljištu bogatom organskom materijom i dopunjenom kalijum nitratom, koji oslobađa azot u zemljište. Kiselost zemljišta je praćena šest meseci u oba slučaja kako bi se osiguralo da je pH neutralan i da ne utiče na interakciju koren-bakterije.
Pre sejanja semena su sterilisana alkoholom, natrijum hipohloritom i vodonik peroksidom da bi se eliminisale bakterije koje bi mogle da utiču na rezultate, a zatim su isprane destilovanom vodom. Zemlja je sterilisana na visokoj temperaturi u autoklavu da bi se eliminisali mikroorganizmi.
Dva tipa tla su zatim podvrgnuta različitim tretmanima. Rastvor koji sadrži rizobiju (bakterije koje fiksiraju azot u korenu biljaka) dodat je u polovinu saksija sa peskovitim zemljištem siromašnim azotom i polovinom saksija sa organskom materijom bogatom azotom. Ostali nisu imali bakterije. Rizobije korišćene u eksperimentu izolovane su direktno iz korenovih nodula pronađenih na C. latistipula u divljini.
Na peskovitom zemljištu siromašnom azotom bez dodanih bakterija, biljke su rasle vrlo malo i imale su uporno žućkaste listove zbog nedostatka azota. Biljke gajene na peskovitom zemljištu siromašnom azotom sa dodatkom rizobije su se razvijale zadovoljavajuće.
„U peskovitom zemljištu siromašnom azotom sa bakterijama koje fiksiraju azot, biljke su bile skoro duplo više i tri puta veće od onih koje su gajene u zemljištu bogatom azotom sa organskom materijom i rizobijom. S druge strane, biljke uzgajane bez rizobije u i peskovito zemljište i zemljište bogato organskom materijom bile su kraće i manje od onih koje se uzgajaju sa rizobijom“, rekao je Nogueira.
Istraživači su analizirali cveće koristeći površinski spektrofotometar, koji meri kako se svetlost reflektuje. „Na osnovu refleksije cveća izmerene na ovaj način, testirali smo promene u kontrastima boja koje bumbari primećuju na različitim zemljištima sa i bez bakterija“, rekao je Souza.
Značajne razlike otkrivene su samo u biljkama koje se uzgajaju na peskovitom zemljištu siromašnom azotom sa rizobijom: njihovi prašnici su pokazivali obrazac koji se smatra posebno privlačnim za bumbare, koji percipiraju spektar boja drugačije od ljudi.
„Prašnici sadrže polen i mogu im pristupiti samo insekti koji su sposobni da ih nateraju da vibriraju, što ne mogu da urade egzotične vrste kao što je evropska medonosna pčela Apis mellifera, na primer“, objasnio je Souza.
Polen je esencijalni izvor proteina za larve svih vrsta pčela, uključujući bumbare i druge domaće pčele. Hranljive materije u polenu u velikoj meri utiču na rast i razvoj larvi.
Nakon merenja, istraživači su uklonili biljke iz saksija da bi analizirali njihovo korenje. Broj nodula korena služio je kao indikacija interakcije sa rizobijom.
Nodule su strukture nalik na kvačice koje se formiraju na korenu mahunarki kao rezultat simbiotske infekcije bakterijama koje fiksiraju azot. Mutualistički odnos sa bakterijama omogućava biljkama da proizvode aminokiseline koje su im potrebne.
Amino kiseline i njihovi derivati obavljaju mnoge funkcije u biljkama, doprinoseći sintezi proteina, razvoju, ishrani i odgovorima na stres. U zamenu, biljke snabdevaju šećernim bakterijama potrebnu za energiju i rast, omogućavajući im da se razmnožavaju u čvorićima.
U ogledu su biljke uzgajane u peskovitom zemljištu siromašnom azotom i inokulisane rizobijom imale najviše nodula.
„Sada želimo da znamo da li je ovaj polen, koji je dostupan samo domaćim pčelama, obogaćen proteinima i aminokiselinama zbog partnerstva između biljaka i bakterija. Povećana privlačnost cveća može biti povezana sa većim količinama visoko- kvalitetne resurse, pod uticajem visoke stope fiksacije azota u korenu“, rekao je Nogueira.
