تأثیر جوامع میکروبی خاک و ریشه گیاه بر اختلال Nicotiana tabacum
یکی از خسارات بزرگ اقتصادی در بخش گیاهان در سراسر جهان، اختلال گیاهی Black shank نامیده می‌شود. در این پژوهش، بررسی و مقایسه اثرات میکروفلور خاک و ریشه در رشد P. nicotianae مورد بررسی قرار گرفته است. از آنجا که پاتوژن در تمام مراحل طی رشد در خاک و بافت‌های گیاهی زنده می‌ماند، Black shank یکی از بیماری‌های سخت کنترل‌شونده است.
روش‌های قدیمی که برای کنترل اختلال‌های N. tabacum در دسترس است، مجموعاً شامل قارچ‌کش های مصنوعی، حذف خاک و جایگزینی آن، تغییر محصول و استفاده از گونه‌های مقاوم در برابر این اختلال است. تجربیات پیرامون این قضیه نشان داده است که بهتر است چند روش کنترلی به‌صورت همزمان مورد استفاده قرار بگیرد؛ زیرا که در طول استفاده از روش‌های رایج و از پیش موجود، معایب فراوان گزارش شده است. برخی از این روش‌ها عبارت‌اند از: اختلال در اکوسیستم محلی، ایجاد تهدید برای سلامتی انسان، پیدایش جمعیت‌های مقاوم در برابر قارچ‌کش ها و سایر موارد.
اهمیت تدوین روش‌های مؤثر و سازگار با محیط زیست به‌منظور کنترل اختلال‌های N. tabacum ضروری است. ساز و کارهایی که می‌توان به‌منظور مقابله با اختلال‌های گیاهی به‌کار گرفت، پیچیده است. اولین سپر علیه پاتوژن‌های گیاهی، جوامع میکروبی موجود در ریزوسفر و نیز بر سطح گیاه است. محیط‌های خاکی از قبیل نوع خاک، مواد مغذی و جمعیت باکتری‌ها و قارچ‌ها؛ عوامل مهمی در گسترش Black shank هستند. تحقیقات موجود در این حیطه، بر جلوگیری از ابتلا به بیماری و به حداقل رساندن استفاده از قارچ‌کش های مصنوعی بر روی کنترل زیستی متمرکز شده‌اند.
سیستم ایمنی، گیاه رشد میکروبی را بیشتر محدود می‌کند. برای ساز و کارهای خود-ایمنی گیاه، گیاهان می‌توانند الگوهای مولکولی مرتبط با پاتوژن و اثرات کنش-واکنشی تحویل‌دهنده پاتوژن را تشخیص دهند تا از این طریق پاسخ را تحریک نمایند. همچنین گیاهان می‌توانند قدرت دفاعی موجود در خود را تقویت کنند و نیز می‌توانند ساز و کارهای دفاعی دیگری را که با ساز و کارهای سیگنالینگ با چندین مولکول سیگنال ثانویه از جمله سالیسیلیک اسید، اتیلن و جاسمونیک اسید همراه هستند را تنظیم کنند تا بدین‌طریق در صدد تنظیم پاسخ دفاعی برآیند.
لازم به توضیح است که سیستم ایمنی گیاه توسط ژن‌های گیاهی تعیین می‌شود که دستکاری آن به‌صورت مستقیم دشوار است. از این رو، توجه به اندوفیت‌ها و سایر میکروارگانیسم‌های مرتبط با گیاهان مورد توجه قرار گرفته است تا روش‌های کنترل زیست‌شناختی با استفاده از آنتاگونیست‌های مفید به عنوان گزینه‌هایی اثربخش توسعه بخشیده شود.
اندوفیت یک باکتری یا قارچ است که عمده زندگی خود را در گیاه می‌گذارند. اندوفیت‌ها همه‌جا موجود هستند؛ در تمام گونه‌های گیاهی که تا کنون مورد بررسی قرار گرفته است. این در حالی است که بسیاری از روابط موجود بین اندوفیت و گیاه به‌خوبی درک نشده است. طی سالیان اخیر، شمار زیادی از عوامل محیطی میکروبی برای کنترل بیماری‌های گیاهی از بافت‌های گیاهی و نمونه‌های خاکی جدا شده‌اند. باسیلوس جدا شده از ریشه گندم و گونه‌های خاکی، می‌تواند با قدرت بالا، کاهنده‌ی رشد گونه‌های Fusarium graminearum باشد.
ریزوباکتری‌ها، باکتری‌های اندوفیتیک و جوامع باکتریایی خاک را می‌توان برای کاهش مؤثر مرگ و میر گیاهان استفاده کرد. تعامل بسیاری از گیاهان ممکن است برای گیاهان نقشی حیاتی داشته باشد؛ و این اهمیت از آن جهت است که وجود آن‌ها باعث مهار بروز اختلال‌ها می‌شود. در مقایسه با ارگانیسم‌های فردی برای کنترل زیستی، ممکن است میکرو فلور بهتر باشد زیرا این‌ها می‌توانند با سهولت بیشتر، محیطی جدید را تحت سلطه خود درآورند.
هدف در این تحقیق در حقیقت یافتن این موارد حیاتی است:
1. تأثیر عملکرد میکروفلور ریشه و خاک به‌منظور غلبه بر اختلال black shank
2. تأثیر تلقیح میکروفلور در جوامع باکتریایی خاک
3. جداسازی و بررسی سویه‌های منفرد و تأثیر آن‌ها بر black shank
برای دستیابی به اهداف مذکور، گروه محققان جوامع میکروبی عملکردی غنی از ریشه و ریزوسفر را بر روی ریشه‌ها مورد مطالعه قرار دادند. تلقیح چندین سویه عملکردی با فعالیت ضدقارچی انجام شد و توالی جوامع میکروبی با تعیین توالی موتاژنیک آمپلیکون ژن 16S rRNA و سایر روش‌ها بررسی شد. گرچه ساختار و ترکیب جامعه باکتری در بافت‌های گیاهی و محیط‌های خاک متفاوت است، می‌شود گونه‌های عملکردی مشابهی مشاهده و جدا شوند. این در حالی است که مطالعات قبلی به‌طور عمده بر روابط بین ترکیبات جوامع باکتریایی خاک و بروز بیماری‌های زراعی متمرکز شده است.
محققان طی تحقیق دریافتند که RFM تأثیر بیشتری در تنوع، ترکیب و ساختار جوامع باکتریایی خاک در طول رشد گیاه دارد. RFM نه تنها سویه‌های کاربردی بیشتری را تلقیح می‌کند، بلکه ممکن است در غلبه بر روی ریشه‌های گیاه یا محیط خاک موفق‌تر باشد و تعامل بین جوامع میکروبی خاک را نیز تقویت می‌کند.
سویه های عملکردی نقش خطیری در محافظت از گیاهان در برابر عوامل بیماری‌زا دارند. یکی از دلایل این است که متابولیت‌های آن‌ها می‌توانند به‌طور موثری رشد پاتوژن‌ها را مهار کنند. طی سالیان اخیر، بسیاری از عوامل کنترل زیستی برای کنترل بیماری‌های گیاهی از بافت‌های گیاهی و خاک جدا شده‌اند و این نشان می‌دهد که هم اندوسیت‌ها و هم میکروارگانیسم‌های اطراف گیاهان می‌توانند نقش مهمی در مقاومت علیه بیماری‌ها داشته باشند.
اندوفیت‌های ریشه می‌توانند نقشی مهم در کنترل بیماری داشته باشند. محققان سویه‌های کاربردی قابل‌کشت بیشتری از RFM نسبت به SFM جدا کردن و این نشان‌دهنده آن است که سویه‌های کاربردی‌تر در ریشه‌های گیاه وجود دارد. سویه‌های کاربردی‌تر شرایط اصلی را برای کنترل بهتر عوامل بیماری‌زا گیاهی فراهم می‌کند.
در این تحقیق نشان داده شد که میکرو فلور عملکردی از ریشه‌های گیاه ممکن است در کنترل black shank نسبت به خاک‌های موجود مؤثر باشد. RFM نه تنها سویه‌های مؤثرتر تلقیح می‌کند، بلکه ممکن است در غلبه بر اختلال‌ها موفقیت‌آمیز باشد.
