Rastline niso same - do bolj učinkovite in okolju prijazne pridelave hrane s pomočjo mikroorganizmov

Raziskovalci Oddelka za biotehnologijo in sistemsko biologijo Nacionalnega inštituta za biologijo so v sodelovanju z raziskovalci Instituta Jožef Stefan in raziskovalci iz tujine preučili odzive rastlin na druge organizme v okolju, in tako utrli pot pametni uporabi mikroorganizmov v kmetijstvu.

Ljubljana, September 2020 - V eni od najbolj priznanih revij s področja ved o rastlinah, Trends in Biotechnology, je bil 18. avgusta 2020 objavljen pregledni članek naslovom "Ménage à Trois: Razvozljavanje mehanizmov, ki uravnavajo interakcije med rastlinami, mikroorganizmi in žuželkami" (angl. "Ménage à Trois: Unraveling the Mechanisms Regulating Plant-Microbe-Arthropod Interactions") https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1360138520302193. Pri pripravi tega prispevka so s strani slovenskih institucij sodelovali Prof. Kristina Gruden kot prva avtorica in dr. Marko Petek iz Nacionalnega inštituta za biologijo (NIB), oba vrhunska raziskovalca na področju proučevanja molekularnih mehanizmov v rastlinah, ter dr. Vid Podpečan podatkovni znanstvenik iz Oddelka za tehnologije znanja na Institutu Jožef Stefan (IJS). Menijo, da je en od pomembnih trenutnih izzivov človeštva priprava nove generacije kmetijskih praks, ki bodo do okolja prijazne, pridelek pa visoko kakovosten, in zadosten za potrebe prebivalstva v prihodnosti.

Po podatkih Organizacije za hrano in kmetijstvo Združenih narodov se bo morala do leta 2050 svetovna pridelava hrane zaradi porasta človeške populacije povečati za 70 %. Poleg tega trenutne kmetijske prakse temeljijo na uporabi zaščitnih sredstev in gnojil, kar ima negativne učinke na okolje, predvsem na kvaliteto tal in podtalnice. "Za kmetijstvo prihodnosti si torej želimo okolju prijazno, a hkrati tudi učinkovito in kvalitetno pridelavo poljščin" je izjavila prof. Kristina Gruden, ki je študijo tudi zasnovala. Poznano je, da lahko uporabljamo določene mešanice mikroorganizmov kot gnojila oziroma zaščitna sredstva proti škodljivcem. Žal ti pripravki niso vedno delovali, tako da se njihova uporaba ni razširila. Za pripravo optimalnih mešanic in tudi določanje pravega načina za njihovo uporabo je nujno poznavanje mehanizmov, ki se sprožijo v rastlini in jo naredijo bolj odporno za škodljivce ali pa ji omogočijo boljšo izrabo hranil v tleh. "Odzivi rastline so lahko zelo kompleksni, vključujejo več sto različnih molekul. Za njihovo pravilno razumevanje potrebujemo celosten, tako imenovan sistemsko biološki pristop" pojasnjuje prof. dr. Grudnova. "Taki pristopi so mogoči šele sedaj, z razvojem novih visoko zmogljivih metod v biologiji in s povezovanjem z informacijskimi in matematičnimi vedami" doda dr. Marko Petek.

Večina laboratorijskih raziskav poteka tako, da raziskovalci hkrati proučujejo interakcijo rastline le z enim drugim organizmom, ki je bodisi škodljiv ali pa koristen. S takšnim pristopom uspešno odkrivajo osnove imunskega odziva rastlin. V pričujočem članku pa so raziskovalci pokazali, da se s pomočjo takih raziskav ne da napovedati, kako se bo rastlina odzvala v bolj kompleksnem ekosistemu. "Posebej smo se osredotočili na trojne interakcije, v kateri sodelujejo rastlina, mikrob in žuželka. Večina mehanizmov se sproži tudi v trojni interakciji, vendar se od enostavnejših interakcij dveh organizmov, pogosto razlikuje v intenziteti in hitrosti odziva. Takšne razlike so osnova za izid interakcije v prid rastline in tudi za načrtovanje ekološke zaščite poljščin. Pri tem je zelo pomembno tudi zaporedje v katerem se interakcija vzpostavi, na primer koristen mikroorganizem mora vzpostaviti interakcijo z rastlino vsaj nekaj ur pred škodljivcem" zaključi prof. dr. Kristina Gruden.

Avtorji so s tem mnenjskim člankom pokazali izjemen potencial uporabe koristnih mikroorganizmov v kmetijstvu, pot do uporabe v praksi in razvoju nove generacije kmetijskih praks.

Kontakt za medije:

Katja Sinur

Tel: 040 320 516

e-mail: katja.sinur@nib.si

Kontakt raziskovalcev:

prof. dr. Kristina Gruden

Tel: 041 336 296

e-mail: kristina.gruden@nib.si

Povezava: https://www.nib.si/.