За останні 20 років дослідження мікробіому людини показали, що в тілі людини та на ньому є багато мікроорганізмів. Ці дослідження зараз паралельно проводяться в сільському господарстві, щоб краще зрозуміти так званий мікробіом рослин. Багато з цих мікроорганізмів, які живуть всередині або біля поверхні рослин, еволюціонували разом з рослинами і є важливими для їхнього здоров'я та розвитку.
В Indigo ми розробили biotrinsic®, інноваційну колекцію біологічних протруйників насіння, які використовують силу рослинного мікробіому, щоб зробити рослини більш стійкими до стресових факторів навколишнього середовища, таких як спека, волога, шкідники та хвороби. У цій статті ми поділимося основними моментами нашого процесу відкриття мікробів і того, як ми перетворюємо їх на потужні протруйники насіння, що підвищують врожайність для фермерів.
Але спочатку: Що взагалі мікроби роблять у рослинах?
Мікробні екологи давно знають, що існують мікроорганізми, які еволюціонували, щоб боротися або пом'якшувати різноманітні екологічні стреси - як біотичні, такі як грибкові захворювання або напади комах, так і абіотичні, такі як дефіцит поживних речовин і стрес від посухи.
Наприклад, корисні гриби часто виробляють молекули антибіотиків, які пригнічують ріст патогенних штамів. На зображенні нижче штам гриба (по краю чашки Петрі) пригнічує ріст збудника ризоктонії (в центрі).
Деякі бактерії виробляють рослинні гормони, які можуть покращувати ріст рослин, змінювати фізіологію рослин або впливати на біохімічні процеси, допомагаючи рослинам протистояти як біотичним, так і абіотичним стресам. У другому прикладі рослина, колонізована філобактерією, виробляє рослинний ауксин. Бактерія спричиняє різке збільшення утворення бічних коренів порівняно з необробленою стороною з лівого боку, що може допомогти рослині поглинати воду або поживні речовини з ґрунту.
У компанії Indigo ми прагнемо виявити та зрозуміти, які мікроорганізми присутні у здорових рослинах - різних сортів, у різних регіонах, у різних умовах навколишнього середовища та польових умовах - а потім знову ввести ці мікроби в насіння як своєрідний рослинний пробіотик, який допоможе культурам протистояти суворим умовам вирощування. Наші дослідження в першу чергу зосереджені на підгрупі мікроорганізмів, відомих як ендофіти, які живуть у тканинах рослин і тісно пов'язані з кореневою ризосферою, утворюючи тісний довготривалий зв'язок з рослиною-хазяїном.
Один грам рослинної тканини містить багате мікробне співтовариство з тисячами унікальних штамів бактерій і грибів, тож як вчені Indigo виявляють корисні мікроби і перетворюють їх на ефективні протруйники насіння? Це складний процес, який вимагає багато часу, досвіду та ретельного тестування.
- Пошук мікробів у польових умовах- Дослідники Indigo подорожують сільськогосподарськими полями, які зазнають стресів, що їх цікавлять, і знаходять рослину, яка здається більш стійкою до цих стресів, ніж її сусіди. Вони збирають ці здорові рослини та їхні нездорові аналоги і визначають послідовність мікробної спільноти, присутньої в цих двох субпопуляціях. Чи дає перевагу мікробіом здорової рослини? Іноді ми з'ясовуємо, що так, і це запускає процес більш детального вивчення, щоб зрозуміти його глибше і додати до нашої бібліотеки мікробів.
- Створення бібліотеки мікробів - Коли дослідники Indigo виявляють ендофіт, який допомагає рослинам протистояти стресам навколишнього середовища, вони додають його до бібліотеки штамів Indigo, яка є однією з найрізноманітніших бібліотек ендофітів у світі. Indigo зібрала понад 8 000 зразків рослинних тканин, кожна з яких містить сотні тисяч мікробів, з усієї території США, з різних культур і різних умов навколишнього середовища. Для кожного з цих зразків вчені Indigo записали детальні послідовності всіх мікроорганізмів, що мешкають у зразках тканин, що дає нам глибоке розуміння мікробіомних спільнот рослин. У бібліотеці Indigo зберігається понад 25 000 асоційованих з рослинами мікробів, виділених та ідентифікованих на сьогоднішній день. Понад 4 000 з них належать до різних родів, а сотні - до нових видів, що означає, що вони нещодавно відкриті і зараз перебувають на стадії ідентифікації. Серед нашої колекції є нитчасті гриби, дріжджі, бактерії та водорості.
- Номінування штамів мікроорганізмів для розробки продуктів - Ми використовуємо дані з нашої бібліотеки, щоб передбачити або номінувати штами, які можуть бути найкращими кандидатами для тестування в нашому дослідницькому конвеєрі для створення нових біологічних препаратів.
- Випробування продуктів у польових умовах - Ті з них, які визначені в програмі пошуку постачальників Indigo, стають об'єктами ретельних лабораторних, тепличних і, врешті-решт, польових випробувань. Коли справа доходить до польових випробувань, науковці "Індиго" починають з невеликих дослідів, але з часом успішні препарати для обробки насіння випробовуються в комерційних масштабах, щоб їх можна було виробляти та розповсюджувати на комерційній основі.
- Кінцевий продукт biotrinsic® - це - Наші продукти випускаються в одній з трьох форм: рідкий протруйник для насіння, порошок, що змочується, або сипучий порошок. Продукти Biotrinsic® від Indigo розроблені таким чином, щоб бути сумісними з комбінацією засобів для обробки рослин, які вирішують специфічні проблеми, характерні для фермерських полів.
Цікаво, як наші вчені перетворюють мікроби на протруйники для насіння в комерційних масштабах? Відвідайте нашу публікацію, “Подорож мікроба від лабораторії до поля.”