Prehod med bakterijskimi simbionti med rastlinsko patogenostjo in obrambnim medsebojnim delovanjem žuželk

Prehod med silikatnimi in karbonatnimi kamninami, silikat (Toško Čelo, 2017) (Julij 2019).

Anonim

Mednarodna ekipa raziskovalcev je odkrila izjemen mikrob s karakterjem Jekyll in Hyde. Bakterija Burkholderia gladioli živi v določenih organih rastlinskega hrošča in brani jajca žuželk pred škodljivimi glivicami s proizvodnjo antibiotikov. Vendar pa se lahko, kadar se prenaša v rastlino, bakterija razširi po vseh tkivih in negativno vpliva na rastlino.

Mikrobi niso vedno sovražni akterji, ko sodelujejo z živalmi in rastlinami, lahko pa so tudi močni zavezniki. Pravzaprav prehodi med antagonističnim in sodelovalnim življenjskim slogom pri mikrobih verjetno niso izjema, čeprav so takšne premike redko opazili neposredno. V novi študiji, objavljeni v Nature Communications, so raziskovalci iz Johannes Gutenberg University Mainz (JGU), Inštituta za kemijsko ekologijo Max Planck in Inštituta za raziskovanje naravnih proizvodov in okužbne biologije Leibniz - Hans Knöll Institute (HKI) - v Jeni in Universidad Estadual Paulista v Rio Claro v Braziliji je zbral dokaze za tak prehod.

Bubiži oddajajo potomstvo zaščito bakterije

Kot mnoge druge žuželke je skupina rastlinojedih hroščev, Lagriinae, v veliki meri potrebna učinkovita obramba. Svoje jajce polagajo na vlažnih tleh pod listnimi lističi, kjer so zagotovljena srečanja s plesniškimi glivami. Raziskovalci, ki jih vodi profesor Martin Kaltenpoth iz Univerze v Mainzu, so odkrili, da prisotnost posebne bakterije Burkholderia gladioli na jajcih hrošča Lagria villosa močno zmanjša tveganje glivične okužbe in pomaga preživeti. "Tudi ko smo za hrošče uporabljali plesniške glive, so tisti s simbioznim mikrobom ostali čisti, medtem ko so tisti brez njih pogosto zaraščali travnik gliv, " je dejala prva avtorica dr. Laura Flórez, ki je opravila eksperimente za njen doktorski projekt na Inštitutu za kemijsko ekologijo Max Planck v Jeni, ki opisuje eno ključnih ugotovitev. Čeprav se nekatere druge žuželke zanašajo na mikrobe za zaščito pred naravnimi sovražniki, mikrobna obramba ranljive faze jajc ni bila znana.

Novo odkrito antibiotično sredstvo spominja na rastlinsko obrambno spojino

Kako je dosežena zaščita hujševih jajčec, bogatih s hranili? Kemijske analize so pokazale štiri različne antibiotike, ki jih proizvajajo mikrobni telesni stražarji hrošča. Medtem ko sta bili dve že znani, druga dva molekula niso bila opisana prej. "Posebej smo bili presenečeni, da smo našli novo kemikalijo, ki je videti bolj kot rastlinska obrambna spojina kot bakterijski antibiotik", je dejal profesor Christian Hertweck iz Inštituta Leibniz za raziskave naravnih izdelkov in okužbne biologije, ki je vodil kemijske analize. Vse štiri spojine so zavirale rast drugih mikrobov; nekateri so bili aktivni proti glivam, drugi proti bakterijam. Ta kemična orožja verjetno ščiti jajca iz hrošča iz širokega spektra škodljivih mikrobov.

Insektov prijatelj, rastlinski sovražnik

Presenetljivo je, da so zavezniki hrošča zelo tesno povezani z rastlinskimi patogeni. In v resnici, ko so znanstveniki uporabili bakterije v rastlinah sojin, so v naravi pogosti vir hrušk L. villosa, mikrobi pa so se razširili po vseh rastlinah. Tam so imeli negativen vpliv, saj je okužba povzročila proizvodnjo manj fižola v primerjavi s kontrolnimi rastlinami. Toda ali imajo bakterije dejansko možnost, da zapustijo hrošč in okužijo rastlino v naravi? Dodatni poskus je pokazal, da to počnejo. Po hroščih so bili tri dni omejeni na listje soje, v listih je bil odkrit genetski material bakterij. To je verjetno pomembno v naravi, ki jo je pokazala analiza petih povezanih hroščnih vrst: vsi so vsebovali sev Burkholderia gladioli, vendar so bili ti bolj tesno povezani z drugimi sevi Burkholderia gladioli, ki so povezani z drugimi sevanji Burkholderia gladioli, povezanim z okoljem ali rastlinami. Tako bakterije verjetno vlečejo vožnjo po hroščih, da skočijo iz rastline v rastlino.

Simbioza insektov kot zakladnica antibiotikov

Obstaja veliko opisanih primerov žuželk, ki nosijo mikroorganizme med rastlinami. "V Lagrijevih hroščih je zanimivo, da so njihovi bakterijski ostrižniki postali kemično oboroženi telesni stražarji", je pojasnil profesor Martin Kaltenpoth. Poleg tega sposobnost te bakterije za proizvodnjo predhodno neznanih bioaktivnih spojin izpostavlja partnerstva med žuželkami in mikrobi kot obetavnih virov novih antibiotikov, ki lahko pomagajo pri boju proti čedalje bolj odpornim človeškim patogenom.

menu
menu