Kapag Ang Mga Halaman at ang kanilang mga Mikrobyo ay Wala sa Sync, Ang Mga Resulta ay Maaaring Mapinsala

Kapag Ang Mga Halaman at ang kanilang mga Mikrobyo ay Wala sa Sync, Ang Mga Resulta ay Maaaring Mapinsala
Isang malusog na ligaw na uri ng halaman ng Arabidopsis (kaliwa) at isang mutant na halaman na naghihirap mula sa kawalan ng timbang ng microbe (kanan).
Sheng-Yang He, CC BY-SA

Marami sa atin ang nakarinig tungkol sa namumula magbunot ng bituka sakit, isang nakapanghihina na kundisyon na nauugnay sa isang hindi normal na koleksyon ng mga microbes sa gat ng tao - na kilala bilang gat microbiome. Ang aking lab kamakailan lamang natagpuan na, tulad ng mga tao, ang mga halaman ay maaari ring bumuo ng kondisyong ito, na kilala bilang dysbiosis, na may matinding kahihinatnan.

Bilang bahagi ng ang pag-aaral, Natuklasan namin at ng aking mga kasamahan na ang ilang mga gen at proseso na kasangkot sa pagkontrol sa dysbiosis sa mga halaman ay maaaring katulad ng sa mga tao. Ang pagkatuklas ng dysbiosis sa kaharian ng halaman ay nagbubukas ng mga bagong posibilidad para sa stimulate na pagbabago sa kalusugan ng halaman at seguridad sa pagkain sa buong mundo.

Isa akong microbiologist ng halaman interesado sa kung paano nakikipag-ugnayan ang mga halaman at microbes sa bawat isa. Kahit na ang aming pagsasaliksik sa nakaraan ay nakasentro sa mga detalye ng molekula ng mga impeksyon sa pathogenic, ang gawaing ito ay humantong sa aking lab sa kamangha-manghang mundo ng halaman ng microbiome.

Ang mga halaman ba ay mayroong mga microbiome?

Kapag sinabi ng mga siyentipiko na ang "bakterya ng gat" ng tao ay dapat na balanse nang maayos, ang tinutukoy nila ay ang materyal na genetiko ng lahat ng mga microbes na naninirahan sa mga sistema ng pagtunaw ng tao, o ang gut microbiome. Ang mga halaman ba ay may mga microbiome din? Ang sagot ay oo.

Sa katunayan, ang mga bahagi ng halaman na lumalaki sa itaas ng lupa, na tinatawag na phyllosphere, at ang mga bahagi na lumalaki sa ibaba, na tinatawag na rhizosphere, ay nagbibigay ng isa sa pinakamalaking tirahan para sa kolonisasyong microbe sa Earth. Pareho ang mahalaga sa buhay ng tao sa Lupa.

Ang filiposfer ay tumatagal ng carbon dioxide para sa potosintesis, na kinakailangan upang makabuo ng biomass at pangunahing mapagkukunan ng pagkain, gasolina, hibla at gamot. Naglabas din ang Photosynthesis ng oxygen para makahinga ang mga hayop at tao, kaya naman ang mga halaman ay madalas na itinuturing na baga ng ating planeta. Ang rhizosphere naman ay kumukuha ng tubig at mga sustansya mula sa lupa.

Maraming pag-aaral ipinakita na ang mga microbes ng halaman ay tumutulong sa mga halaman na kumuha ng mga sustansya mula sa lupa at makayanan ang pagkauhaw, mga pathogens, insekto at iba pang mga stress.


 Kunin ang Pinakabagong Mula sa InnerSelf


Mga pag-aaral sa ekolohiya ay nabanggit din na ang higit na pagkakaiba-iba ng mga microbes na naninirahan sa mga dahon ng halaman, mas maraming produktibo ang mga halaman.

Ngayon, karamihan sa mga siyentipiko ng halaman ay naniniwala sa mga pandaigdigang diskarte upang matiyak na ang pagiging produktibo ng ani at seguridad ng pagkain ay dapat isaalang-alang ang microbiome ng mga halaman. Tinantya ng Organisasyon ng Pagkain at Agrikultura ng UN na hanggang sa 40% ng mga pananim na pagkain ay nawala dahil sa mga peste sa halaman at sakit taun-taon, at idineklara ng United Nations General Assembly na 2020 bilang International Year of Plant Health.

Ang ilang mga microbes ay naiugnay sa mga dahon at mga sanga, habang ang isa pang natatanging hanay ay nakatira kasama ng mga ugat.Ang ilang mga microbes ay naiugnay sa mga dahon at mga sanga, habang ang isa pang natatanging hanay ay nakatira kasama ng mga ugat. Sheng-Yang He, CC BY-SA

Paano pinananatiling malusog ang mga halaman?

Dahil sa kahalagahan ng microbiota - ang tukoy na komunidad ng mga microbes na naninirahan sa o malapit sa mga halaman - para sa kalusugan ng halaman, naisip namin na ang mga halaman ay dapat na nagbago ng isang sopistikadong network ng genetika upang mapili ang tamang halo ng mga microbes.

Kung totoo iyan, kung gayon alam kung aling mga gen ng halaman ang nakakaimpluwensya sa mga uri ng microbes na nakapalibot sa halaman na maaaring gabayan sa pagsasaliksik sa hinaharap upang ma-optimize ang mga microbiome ng halaman upang matulungan ang mga halaman na lumago nang mas mahusay, mas malakas at makagawa ng mas maraming biomass at ani.

Sa katunayan, nakilala na ng aking pangkat ang ilan sa mga "microbiota-controling" na mga gen na ito sa modelo ng halaman Arabidopsis thaliana.

Natagpuan namin na maraming mga gen na kasangkot sa kaligtasan sa sakit ng halaman at balanse ng tubig ay kritikal para sa pagpili at pagpapanatili ng isang malusog na microbiota sa loob Arabidopsis dahon ng halaman.

Kapag inalis namin ang mga kinilalang gen na ito mula sa mga halaman, ang Arabidopsis Ang mga mutant ng halaman ay hindi maaaring mag-host ng tamang halo ng mga microbes at ipinakita ang mga sintomas ng dysbiosis, kasama na ang mga patay o dilaw na dahon. Sa pagkakaalam natin, ito ang unang pagkakataon ang mga negatibong epekto ng dysbiosis ay naitala nang sanhi sa kaharian ng halaman.

[Kailangan mong maunawaan ang pandonya ng coronavirus, at makakatulong kami. Basahin ang newsletter ng Pag-uusap.]

Kagiliw-giliw na mga tampok ng 'may sakit' halaman

Ang aking mga kasamahan at napagmasdan ko ang ilang mga kapansin-pansin na tampok sa dysbiosis sa aming mutant Arabidopsis halaman.

Una, ang mga dysbiosis mutant ay may posibilidad na magkaroon ng isang hindi normal na mataas na antas ng mga microbes na naninirahan sa loob ng mga dahon.

Isang dahon mula sa isang malusog na halaman ng Arabidopsis (kaliwa) at isang dahon mula sa isang dysbiosis mutant na halaman (kanan). (kapag ang mga halaman at ang kanilang mga microbes ay hindi naka-sync ang mga resulta ay maaaring mapinsala)Isang dahon mula sa isang malusog na halaman ng Arabidopsis (kaliwa) at isang dahon mula sa isang dysbiosis mutant na halaman (kanan). Sheng-Yang He, CC BY-SA

Pangalawa, mayroong isang matinding pagbabago sa pagkakaiba-iba ng mga microbes. Halimbawa, sa normal Arabidopsis mga dahon ng halaman, maraming uri ng bakterya na naninirahan sa loob ng dahon. Sa kaibahan, ang pangkalahatang pagkakaiba-iba ng bakterya ay lubos na nabawasan sa dysbiotic mutants, na nagmumungkahi na ang malusog na halaman ay nagtataguyod ng pagkakaiba-iba ng microbial, marahil upang madagdagan ang mga benepisyo sa kalusugan ng halaman.

Pangatlo, habang ang mga bakterya na kabilang sa phylum Fermicutes ay sagana sa loob ng wild-type Arabidopsis dahon, ang kasaganaan ay makabuluhang nabawasan sa aming mga genetic mutants. Bilang karagdagan, nakita namin ang isang dramatikong pagtaas sa bilang ng mga nakakapinsalang bakterya sa loob ng mga dahon ng mutant na dysbiosis. Nakatutuwa kami na ang ilan sa mga pagbabagong microbiota na ito ay sinusunod din sa nagpapaalab na sakit sa bituka na mga pasyente ng tao, na nagmumungkahi ng konseptwal na pagkakapareho sa pag-unlad ng dysbiosis sa mga tao at halaman.

Anong susunod?

Nasasabik kami tungkol sa aming pagkilala sa maraming mga gen ng halaman at mga proseso na kasangkot sa pag-iwas sa disbiosis. Ang mga gen na nakakontrol ng microbiota na nakilala namin Arabidopsis ay matatagpuan sa mga genome ng maraming iba pang mga halaman, na nagmumungkahi ng aming mga natuklasan na maaaring magkaroon ng malawak na kakayahang magamit.

Sa hinaharap, maaari kaming mag-eksperimento sa pagbabago ng mga host gen na ito, na maaaring humantong sa mga pamamaraang batay sa microbiota na nagpapabuti sa kalusugan ng halaman. Halimbawa, ang mga teknolohiya sa pag-edit ng gene ay maaaring magamit upang lumikha ng isang malusog na biome sa mga dahon ng halaman sa pamamagitan ng pagpapahusay ng pagpapahayag ng mga tukoy na gen. Ang isang sintetiko na malusog na microbiome ay maaaring formulate bilang isang probiotic upang maiwasan ang dysbiosis sa mga halaman, tulad ng ipinangako ang mga probiotics na mapapabuti ang kalusugan ng microbiome ng gat ng tao.

Ng tala, ang mga mutasyon sa mga gen na nauugnay sa immune system ng isang tao, ay isang kilalang peligro kadahilanan para sa pagbuo ng nagpapaalab na sakit sa bituka sa mga tao. Marahil, ang pagsasaliksik sa hinaharap ay makakahanap ng higit pang mga nakabahaging katangian kung paano nakikipag-ugnay ang mga halaman at tao sa kani-kanilang microbiota upang maiwasan ang sakit.

Ang kadalian ng pag-aaral ng genetiko sa mga halaman, tulad ng Arabidopsis, ay nag-aalok din ng posibilidad na makilala ng mga mananaliksik ang higit pang mga gen na kasangkot sa pagpapanatili ng kalusugan ng microbiota sa mga tao at halaman.

Ang pag-uusap

Tungkol sa Author

Sheng-Yang He, University Distinguished Professor, HHMI Investigator, Michigan State University

Ang artikulong ito ay muling nai-publish mula sa Ang pag-uusap sa ilalim ng lisensya ng Creative Commons. Basahin ang ang orihinal na artikulo.

ing

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

sundin ang InnerSelf sa

facebook-icontwitter-iconrss-icon

 Kumuha ng Pinakabagong Sa pamamagitan ng Email

{Emailcloak = off}

MULA SA EDITOR

Bakit Ko Dapat Balewalain ang COVID-19 at Bakit Hindi Ko Gawin
by Robert Jennings, InnerSelf.com
Halo-halong mag-asawa kami ng asawa kong si Marie. Siya ay Canada at ako ay isang Amerikano. Sa nakaraang 15 taon na ginugol namin ang aming mga taglamig sa Florida at ang aming mga tag-init sa Nova Scotia.
InnerSelf Newsletter: Nobyembre 15, 2020
by InnerSelf staff
Sa linggong ito, pinaninilayan natin ang tanong: "saan tayo pupunta mula dito?" Tulad din ng anumang ritwal ng pagpasa, maging graduation, kasal, kapanganakan ng isang bata, isang mahalagang halalan, o pagkawala (o paghahanap) ng isang…
America: Pagganyak sa Ating Wagon sa Mundo at sa Mga Bituin
by Marie T Russell at Robert Jennings, InnerSelf.com
Sa gayon, ang halalan ng pampanguluhan sa Estados Unidos ay nasa likuran na namin at oras na upang mag-stock. Dapat nating hanapin ang magkatulad na batayan sa pagitan ng mga bata at matanda, Democrat at Republican, Liberal at Konserbatibo upang tunay na makagawa…
InnerSelf Newsletter: Oktubre 25, 2020
by InnerSelf staff
Ang "slogan" o sub-pamagat para sa website ng InnerSelf ay "Mga Bagong Saloobin --- Bagong Mga Posibilidad", at iyon mismo ang tema ng newsletter ngayong linggo. Ang layunin ng aming mga artikulo at may-akda ay upang ...
InnerSelf Newsletter: Oktubre 18, 2020
by InnerSelf staff
Sa mga araw na ito ay naninirahan tayo sa mga mini-bubble ... sa ating sariling mga tahanan, sa trabaho, at sa publiko, at posibleng sa ating sariling isipan at ng ating sariling mga emosyon. Gayunpaman, nakatira sa isang bubble, o pakiramdam na katulad namin…