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Moderne Landwirtschaft
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Die nächste Innovationswelle in der Pflanzenforschung wird möglicherweise nicht durch die Kreuzung von Pflanzen oder die Neuprogrammierung ihrer Gene entstehen, sondern durch die Optimierung der Mikroben, die darin leben, auf und um sie herum.
Jawohl, Pflanzen haben Mikrobiome, auch, und diese Milliarden winziger Tramper können ihnen helfen, zu wachsen und eindringende Krankheitserreger abzuwehren. Forscher versuchen, diese mikrobiellen Gemeinschaften zu verstehen und sie so anzupassen, dass Pflanzen widerstandsfähiger gegen Trockenheit werden. Hitze und Infektion. Da sich Pflanzenkrankheiten aufgrund der Globalisierung und des Klimawandels ausbreiten, krankheitsresistente Pflanzen mit angereicherten Mikrobiomen können für die Sicherstellung einer stetigen Nahrungsversorgung einer wachsenden menschlichen Bevölkerung von entscheidender Bedeutung sein.
„Ich denke, die Zukunft besteht darin, Pflanzen mit natürlichen, produktive Mikrobiome und bringt die gesamte Gemeinschaft ins Gleichgewicht, “ sagt Tomislav Cernava, Mikrobiologe an der TU Graz in Österreich.
Pflanzenassoziierte Mikroben sind seit Jahrzehnten ein fruchtbares Forschungsgebiet. Pflanzenforscher haben Mikrobiome im Boden identifiziert, die Pflanzen helfen können, Nährstoffe wie Stickstoff und wurzelassoziierte Pilze aufzunehmen, die Pflanzen helfen können, miteinander zu kommunizieren. Neuere Forschungen haben jedoch auch in Samen geschaut, um mehr über die Mikroben zu erfahren, die sich dort zusammengedrängt haben.
Cernava und sein Team beschrieben das Mikrobiom von Reissamen in einem neuen Artikel, der im Januar veröffentlicht wurde Natur Pflanzen . Sein Team suchte nicht nur nach einem Mikrobiom, wo es eines finden konnte, obwohl - es versuchte, ein Rätsel zu lösen.
Chinesische Wissenschaftler hatten herausgefunden, dass einige Reispflanzen in der Küstenprovinz Zhejiang aufgrund einer Infektion durch ein Bakterium namens . versagten Burkholderia plantarii , während andere immun waren. Die Pflanzen sollten identisch sein; sie wurden aus derselben Sorte gezüchtet, oder belasten, von Samen und waren genetische Zwillinge.
Bei näherer Betrachtung, Cernava stellte fest, dass die Pflanzen, die für eine Infektion anfällig waren, ein anderes Samenmikrobiom hatten. Speziell, die anfälligen Pflanzen hatten geringere Mengen einer Bakteriengruppe namens Sphingomonas , die pathogene Bakterien in Schach hielt, indem sie eine Säure produzierte, die die Eindringlinge daran hinderte, Tropolon herzustellen, eine Chemikalie, die das Wachstum der Reispflanzen hemmte.
Immunität gegen die Infektion könnte durch Zugabe von mehr auf anfällige Pflanzen übertragen werden Sphingomonas in ihr Mikrobiom oder durch direkte Zugabe der schützenden Säure zu der anfälligen Pflanze.
Der letzte Schritt ist es, der manche Forscher aufhorchen lässt:Immunität durch Veränderung des Mikrobioms übertragen, vor allem in freier Wildbahn, war ein schwer zu treffendes Ziel. „Dies ist einer der wenigen Fälle, in denen es im Feld tatsächlich funktioniert. “ sagt Sheng-Yang He, ein Pflanzenbiologe an der Duke University, der nicht an der Studie beteiligt war.
Forscher haben zuvor eine schützende Immunität gegen Bakterien beobachtet und die verantwortlichen Arten isoliert. Aber wenn es darum geht, die Bakterien als Eingriff in ein komplizierteres System mit Wildbakterien und Wildpflanzen einzusetzen, es funktioniert oft nicht, sagt er, vielleicht weil die Umgebungsbedingungen, oder ansässige mikrobielle Gemeinschaften, sind anders.
Jede einzelne Art ist nur ein Teil einer viel größeren Mikrobiomgemeinschaft, was die Interaktion mit Pflanzen beeinflussen kann, Laut Matt Agler, ein Pflanzenmikrobiomforscher an der Friedrich-Schiller-Universität Jena in Deutschland.
Zu verstehen, wie eine mikrobielle Gemeinschaft zusammenarbeitet, ist für Forscher und Landwirte, die das Mikrobiom nutzen möchten, von entscheidender Bedeutung. sagt Agler. Während einzelne Arten besondere Wirkungen haben können, Es gibt viele Bedrohungen, denen eine Pflanze ausgesetzt sein kann, und verschiedene Mikroben können Pflanzen in verschiedenen Szenarien helfen. „Man weiß nie, was in dieser Vegetationsperiode kommt, “ fügt Agler hinzu.
Wenn Forscher Wege finden, diese Komplexität zu bewältigen, Das Mikrobiom könnte ein fruchtbarer Boden für eine Vielzahl von Interventionen werden, um die Nahrungsversorgung zu stützen. Das könnte sich als entscheidend erweisen. Obwohl der Mensch seit 10 Jahren selektiv Pflanzen züchtete, um wünschenswertere Eigenschaften zu erzeugen, 000 Jahre, Die heutigen Eingriffe erfolgen meist im Labor durch gentechnische Techniken, die von einer beträchtlichen Anzahl von Amerikanern abgelehnt werden. In einer Umfrage des Pew Research Center aus dem Jahr 2016 39 Prozent der Befragten waren der Meinung, dass GVO gesundheitsschädlicher seien als andere Lebensmittel. trotz der Tatsache, dass die meisten Wissenschaftler sich einig sind, dass sie sicher sind.
Anpassungen an Pflanzenmikrobiomen können ein viel weniger umstrittener Ansatz sein, Forscher sagen. „Vergiss Gentechnik, “, sagt Duke’s He. „Wenn wir diese Art von [mikrobiellen] Gemeinschaften in Pflanzen verpflanzen können, die diese Gemeinschaft normalerweise nicht haben, wäre das nicht wunderbar?"
Es gibt bereits einige Unternehmen, die die Kraft der Mikroben für Landwirte nutzen, Verkauf von Bakterien und Pilzen als organische Pestizide oder Samen, die mit nützlichen Bakterien beschichtet sind, um Nährstoffe zu verleihen.
Aber seit Sphingomonas Bakterien leben tatsächlich in Reissamen, die Immunität, die es bietet, kann von Generation zu Generation von Reispflanzen weitergegeben werden. Die Veränderung des inneren Mikrobioms könnte eher eine einmalige, vorbeugende Maßnahme, eher als ein Medikament, das ständig verwendet werden muss.
Cernava glaubt, dass die Arbeit seines Teams eines Tages kommerziell erhältlich sein könnte, um Reispflanzen zu schützen. und er hofft, dass die Natur weiterhin neue Innovationen in der Landwirtschaft inspirieren kann.
„Ich denke, in Zukunft " er sagt, „Wir sollten versuchen, von der Natur zu lernen.“
