Nedavna studija je otkrila kako biljke i bakterije razmenjuju gene da bi poboljšale zdravlje i razvoj biljaka. Tim je otkrio 75 gena koji su prebačeni između malih, brzorastućih biljaka (Arabidopsis thaliana) i njegovih bakterijskih pratilaca, utičući na ključne procese kao što su metabolizam ugljenih hidrata i sinteza hormona. Ovo otkriće ne samo da produbljuje naše razumevanje biljne biologije, već i otvara uzbudljive mogućnosti za poboljšanje otpornosti useva i produktivnosti putem naprednih biotehnologija.
Studiju, koju je vodio dr Asaf Levi sa Instituta za nauku o životnoj sredini na Hebrejskom univerzitetu, u partnerstvu sa dr Julijom Fridman, dr Hitaiši Kandal, prof. otkriva dinamički horizontalni transfer gena (HGT) koji bi mogao da revolucioniše naše razumevanje biljne i bakterijske biologije i poljoprivrednih praksi.
Rad je objavljen u časopisu ISME Communications.
Biljke se oslanjaju na složenu zajednicu bakterija koje su ključne za njihovo zdravlje i razvoj. Istraživački tim je postavio hipotezu i potvrdio da bliska i dugotrajna veza između biljaka i njihove mikrobiote olakšava retki fenomen horizontalnog transfera gena, gde se geni prenose direktno između različitih vrsta.
U novom otkriću, dr Levi i njegov tim identifikovali su 75 jedinstvenih gena koji su horizontalno preneti između Arabidopsis thaliana, najčešće proučavane modelne biljke, i bakterija. Biljke su stekle 59 gena od bakterija, a bakterije su stekle najmanje 16 gena od biljaka tokom evolucije. Ovi geni prvenstveno poboljšavaju metabolizam ugljenih hidrata i biosintezu auksina, što je ključno za regulaciju rasta biljaka i imuni odgovor.
Na primer, određena grupa bakterija, Streptomices, dobila je od biljaka gen koji im omogućava da razgrađuju hitin, jedinjenje koje preovlađuje kod insekata i gljiva. Pored toga, studija je identifikovala 111 gena koji su preneti između bakterija i eukariota uopšte (ne nužno biljaka).
Štaviše, studija je potvrdila ove nalaze pokazujući da je bakterijski gen iz vrste Actinobacteria, kada je izražen u Arabidopsis, ispravio defekte rasta povezane sa mutacijom DET2 gena biljke. DET2 je neophodan za sintezu vrste biljnog hormona koji se zove brasinosteroid. Oni su ključni za rast i razvoj biljaka.
Biljka kojoj nedostaje gen DET2 je patuljasta biljka. Međutim, ekspresijom bakterijskog homolognog DET2 gena unutar biljaka, istraživači su uspeli da dobiju biljku normalne veličine, pokazujući da dva gena imaju istu funkciju.
„Ova studija naglašava zamršenost interakcija između biljaka i mikroba i bili smo iznenađeni da su gene stekli organizmi koji se nalaze tako udaljeno na drvetu života, kao što su bakterije i biljke. biti aktivan unutar biljnih ćelija Biće zanimljivo proučavati mehanizme kojima se geni stiču i razvijaju. Studija otvara nove puteve za biotehnološku primenu u poljoprivredi.
„Razumevanje i iskorištavanje ovih transfera gena moglo bi dovesti do inovativnih strategija za poboljšanje otpornosti useva i produktivnosti ako razumemo zašto i kako su određeni geni preneti. Takođe je intrigantno ako bakterije razmenjuju gene sa drugim organizmima kao što su životinje, uključujući ljude.“
Pošto se globalna poljoprivreda suočava sa sve većim izazovima zbog klimatskih promena i rasta stanovništva, hitno su potrebne inovacije koje povećavaju otpornost useva i produktivnost. Prema projekcijama, napredak u interakciji između biljaka i mikroba mogao bi potencijalno povećati globalnu proizvodnju hrane za značajne marže, rješavajući rastuću potražnju za sigurnošću hrane. Trenutno, poljoprivredni sektor troši milijarde godišnje na borbu protiv biljnih bolesti i ekoloških stresova.
