افزایش بهره وری کشاورزی از طریق ایجاد همزیستی قارچ گیاهی

مطالعه مکانیسم جدیدی را توصیف می کند که ارتباط همزیستی بین گیاهان و قارچ ها را واسطه می کند. این راه ها را برای افزایش باز می کند کشاورزی بهره وری در آینده با کشت محصولات ارتجاعی بهتر که نیاز به آب، زمین و استفاده کمتر از کودهای شیمیایی دارند.

گیاهان دارای یک مجموعه هستند همبستگی ارتباط با قارچ های میکوریزا این قارچ ها غلافی را در اطراف ریشه های گیاه تشکیل می دهند که در یک رابطه همزیستی فواید متعددی را ارائه می دهند. این رابطه باعث افزایش جذب آب و مواد مغذی توسط گیاه به ویژه فسفر می شود و در مقابل، گیاه کربن را برای تغذیه و رشد قارچ ها فراهم می کند. قارچ ها به مدت طولانی در ریشه های گیاه گسترش می یابند و بنابراین حجم بیشتری از خاک در حال حاضر قابل دسترسی است. تقریباً 80 درصد از همه گونه‌های گیاهی دارای قارچ میکوریزا هستند که با ریشه‌ها مرتبط است. این رابطه فراگیرترین و مرتبط ترین تعامل گیاهی-میکروبی است که مکانیسم های اساسی آن هنوز در حال بررسی است.

در مطالعه ای که در 8 جولای در گیاهان طبیعتمحققان از توالی یابی ژنومی، ژنتیک کمی، محاسبات با کارایی بالا و زیست شناسی تجربی برای یافتن محرک های ژنتیکی برای ایجاد رابطه همزیستی بین گیاه و قارچ استفاده کردند. انتخاب کردند Arabidopsis داردگیاهی که به طور طبیعی با قارچ اکتومیکوریزا تعامل نمی کند L. دو رنگ. آنها ژن خاصی را شناسایی کردند که به احتمال زیاد رابطه همزیستی بین این گیاه و قارچ ها را در خاک کنترل می کند. متعاقبا، آنها این گیاه را به صورت مهندسی ژنتیکی به نسخه جدیدی تبدیل کردند که اکنون پروتئینی به نام پروتئین کیناز PtLecRLK1 شبیه گیرنده لکتین نوع G را بیان می کند. اکنون گیاه با قارچ تلقیح شده بود.

پروتئین کیناز شبه گیرنده لکتین نوع G PtLecRLK1 به عنوان واسطه یک تعامل همزیستی بین Populus – L. bicolor و همچنین تراریخته آرابیدوپسیس – L دو رنگ سیستم ها به عنوان قارچ نوک ریشه گیاه را در بر می گیرد و یک غلاف قارچی را تشکیل می دهد که نشان دهنده تشکیل همزیستی است. با اصلاح یک ژن، یک غیر میزبان Arabidopsis دارد به میزبانی برای این همزیستی تبدیل شد.

مطالعه حاضر یک مرحله مولکولی مهم را در چگونگی ایجاد ارتباط همزیستی گیاه و قارچ توصیف می‌کند. درک بهتر این رابطه با یافتن محرک‌های ژنتیکی می‌تواند به استفاده از این رابطه همزیستی برای رشد گیاهان در شرایط نامطلوب مانند خشکی، یا افزایش تغذیه و جذب نیتروژن، مقابله با عوامل بیماری‌زا و غیره کمک کند. روابط این می تواند به ما کمک کند محصولاتی را رشد دهیم که به آب کمتری نیاز دارند کشاورزی زمین، کودهای شیمیایی کمتر، مقاومت در برابر آفات و عوامل بیماری زا و تولید محصول بیشتر در هکتار.

***

منبع (ها)

Labbé، J و همکاران. 2019. میانجیگری برهمکنش گیاه-میکوریزی توسط یک کیناز گیرنده لکتین. گیاهان طبیعت. 5 (7): 676. http://dx.doi.org/10.1038/s41477-019-0469-x