Ciche korzenie mogą chronić uprawy przed nicieniami cystowymi
Nicienie są rodzajem glist występujących w glebie i wodzie, których rozmiary mogą sięgać od ułamków milimetra do przeszło 8 metrów długości. Obecnie znamy blisko 20 000 gatunków tych organizmów, możemy zatem śmiało zakładać, że są jednym z najpowszechniej występujących gatunków na naszej planecie. Niestety, wiele spośród nicieni jest pasożytami, w związku z czym stanowią zagrożenie dla owadów, roślin i zwierząt. Wystarczy spojrzeć na przykład na 75 gatunków nicieni cystowych, które są odpowiedzialne za wywoływanie wielu chorób roślin. Ze względu na to, że niektóre z tych chorób powodują znaczne straty w uprawach, nicienie te stanowią poważne zagrożenie dla światowego bezpieczeństwa żywnościowego. Dotychczas do zwalczania nicieni ludzkość stosowała środki ochrony roślin – pestycydy, jednak ze względu na ochronę środowiska korzystanie z wielu spośród tych substancji zostało zabronione, a my stanęliśmy przed koniecznością szybkiego opracowania nowych rozwiązań. Jednym z nich zajmuje się finansowany ze środków Unii Europejskiej projekt NemHatch. „Naszym celem jest opracowanie naturalnej metody powstrzymującej nicienie cystowe przed niszczeniem upraw”, twierdzi Lemeng Dong, badaczka na Uniwersytecie w Amsterdamie, koordynatorka projektu NemHatch.
Manipulowanie sygnałem wylęgania
Jak sama nazwa wskazuje, nicienie cystowe składają swoje jaja w cystach. Gdy jaja wykluwają się, migrują przez korzenie roślin będących żywicielami tych pasożytów. Następnie nicienie odnajdują komórkę, z której czerpią środki odżywcze i do której wstrzykują złożone mieszaniny efektorów – substancji wpływających na metabolizm komórki gospodarza, powodujących z czasem rozpad ściany komórkowej rośliny. Efektem tego działania jest przekierowanie składników odżywczych rośliny prosto do pasożytów, dzięki czemu są w stanie przeżyć, powodując obumarcie rośliny. Zespół projektu NemHatch, który otrzymał wsparcie z działania „Maria Skłodowska-Curie”, postawił sobie za cel zakłócenie cząsteczek sygnalizacyjnych rozpoczynających proces wykluwania się jaj nicieni. „Cząsteczki te są sygnałami chemicznymi wytwarzanymi przez zakażoną roślinę, które budzą uśpione nicienie, w wyniku czego następuje inwazja”, wyjaśnia Dong. „Dzięki manipulacji tym sygnałem chcemy zatrzymać proces wykluwania się jaj, a w ten sposób powstrzymać zainfekowanie rośliny”.
Wykrywanie zakażonych roślin
Pomimo że prace ciągle trwają, zespołowi już teraz udało się uzyskać szereg ważnych rezultatów. Wśród nich znajduje się między innymi nowa, ultraczuła metoda analityczna pozwalająca na wykrywanie cząsteczki sygnalizującej – solanoeklepiny A (SolA) w wydzielinach korzeni ziemniaka. „Stosując tę metodę, udało mi się z powodzeniem wykazać znaczące zmiany w wytwarzaniu SolA występujące w uprawianych ziemniakach charakteryzujących się różnymi genotypami”, zauważa Dong. Naukowcy wykryli również SolA w około 20 % spośród przeszło 300 odmian dzikich ziemniaków. „To odkrycie sugeruje, że pewne znaczenie muszą odgrywać także inne czynniki stymulujące wylęganie”, dodaje Dong. Inne kluczowe rezultaty obejmują identyfikację locusu genu w chromosomie 2 oraz odkrycie, że na wytwarzanie substancji stymulującej wylęg jaj wpływa niedobór azotu. W wyniku badań Dong jesteśmy obecnie w stanie wykryć i określić ilość substancji stymulującej wylęganie SolA w wydzielinach korzeni pojedynczych roślin. To odkrycie odegrało dużą rolę w zapewnieniu jej stałego stanowiska na Uniwersytecie w Amsterdamie, gdzie będzie kontynuować pracę nad identyfikacją genów odpowiedzialnych za wytwarzanie substancji stymulujących wylęganie. „Rezultatem tego projektu jest niezawodna metoda wykrywania, a także stanowisko badawcze dotyczące tego tematu – planuję je rozwijać w miarę kontynuowania prac nad podziemną komunikacją chemiczną roślin”, twierdzi Dong. Dong udostępnia wszystkie wnioski ze swoich badań nad metabolizmem roślin i ich komunikacją chemiczną na stronie www.metabolismlab.org (Metabolism Lab).
Słowa kluczowe
NemHatch, nicienie cystowe, uprawy, pestycydy, pasożyty, bezpieczeństwo żywnościowe, metabolizm roślin