Ez a tanulmány azt mutatja, hogy a rizs gyökereiből izolált *Kosakonia oryziphila* NP19 rizsgomba egy ígéretes növényi növekedést elősegítő biopeszticid és biopeszticid a *Pyricularia oryzae* által okozott rizslárva irtására. In vitro kísérleteket végeztek a Khao Dawk Mali 105 (KDML105) fajtájú jázminrizs palánták friss levelein. Az eredmények azt mutatták, hogy az NP19 hatékonyan gátolta a *Pyricularia oryzae* konídiumok csírázását. A *Pyricularia oryzae* fertőzést három különböző kezelési körülmény között gátolták: először a rizst NP19-cel kolonizálták és *Pyricularia oryzae* konídiumokkal oltották be; másodszor, NP19 és *Pyricularia oryzae* konídiumok keverékét vitték fel a levelekre;
A *Kosakononia oryziphila* NP19 rizoszféra baktérium14rizsgyökérből (*Oryza sativa* L. cv. RD6) izolálták. A *Kosakonia oryziphila* NP19 növényi növekedésserkentő tulajdonságokkal rendelkezik, beleértve a nitrogénmegkötést, az indolecetsav (IAA) termelést és a foszfátoldódást. Érdekes módon a *Kosakonia oryziphila* NP19 kitinázt termel14.A *Kosakonia oryziphila* NP19 KDML105 rizsmagokon történő alkalmazása javította a rizs túlélését a rizsblasztos fertőzés után. E tanulmány célja (i) a *Kosakonia oryziphila* NP19 rizsblasztos fertőzés elleni gátló mechanizmusának tisztázása és (ii) a *Kosakonia oryziphila* NP19 rizsblasztos fertőzés elleni hatásának vizsgálata.
A tápanyagok kulcsszerepet játszanak a növények növekedésében és fejlődésében, mivel olyan tényezőkként szolgálnak, amelyek szabályozzák a különféle mikrobiális betegségeket. A növény ásványi tápanyagellátása meghatározza a betegségekkel szembeni ellenálló képességét, morfológiai vagy szöveti jellemzőit, valamint virulenciáját, vagyis a kórokozókkal szembeni túlélési képességét. A foszfor lelassíthatja a fejlődést és csökkentheti a rizsrothadás súlyosságát a fenolos vegyületek szintézisének fokozásával. A kálium általában csökkenti számos rizsbetegség, például a rizsrothadás, a bakteriális levélfoltosság, a levélhüvely-foltosság, a szárrothadás és a levélfoltosság előfordulását. Perrenoud tanulmánya kimutatta, hogy a magas káliumtartalmú műtrágyák csökkenthetik a rizs gombás betegségeinek előfordulását és növelhetik a terméshozamot. Számos tanulmány kimutatta, hogy a kéntartalmú műtrágyák javíthatják a növények ellenálló képességét a gombás kórokozókkal szemben.27A túlzott magnézium (a klorofill egyik alkotóeleme) rizsrobbanáshoz vezethet.21A cink közvetlenül elpusztíthatja a kórokozókat, ezáltal csökkentve a betegség súlyosságát.22A terepi kísérletek azt mutatták, hogy bár a foszfor, kálium, kén és cink koncentrációja a szántóföldi talajban magasabb volt, mint a tenyészedényes kísérletben, a rizslúg továbbra is terjedt a rizsleveleken keresztül. A talaj tápanyagai nem feltétlenül hatékonyak a rizslúg elleni védekezésben, mivel a relatív páratartalom és a hőmérséklet kedvezőtlen az erős kórokozó-fertőzés szempontjából.
Terepi kísérletekben a Stenotrophomonas maltophilia, P. dispersa, Xanthomonas sacchari, Burkholderia multivorans, Burkholderia diffusa, Burkholderia vietnamiensis és C. gleum fajokat mutatták ki minden kezelésben. A Stenotrophomonas maltophilia fajt a búza, zab, uborka, kukorica és burgonya rizoszférájából izolálták, és biokontrollt mutatott.tevékenységa Colletotrichum nymphaeae ellen.28 Továbbá a P. dispersa hatékonynak bizonyult a feketerothadásédesburgonya.29 Továbbá a Xanthomonas sacchari R1 törzse antagonista aktivitást mutatott a Burkholderia által okozott rizsrothadás és füzérrothadás ellen.glumák.30A Burkholderia oryzae NP19 gombafajtája a csírázás során szimbiotikus kapcsolatot alakíthat ki a rizs szövetével, és egyes rizsfajták esetében endemikus szimbiotikus gombává válhat. Míg más talajbaktériumok kolonizálhatják a rizst az átültetés után, az NP19 blastos gombafajtája, miután megtelepedett, számos tényezőt befolyásol a rizs védekező mechanizmusában ezzel a betegséggel szemben. Az NP19 nemcsak több mint 50%-kal gátolja a P. oryzae növekedését (lásd az S1. kiegészítő táblázatot az online függelékben), hanem csökkenti a leveleken található blastos léziók számát, és növeli az NP19-cel (RBf, RFf-B és RBFf-B) beoltott vagy kolonizált rizs terméshozamát a terepi kísérletekben (S3. ábra).
A növényi fertőzést okozó Pyricularia oryzae gomba egy hemittróf gomba, amely a fertőzés során a gazdanövénytől igényel tápanyagokat. A növények reaktív oxigénfajokat (ROS) termelnek a gombafertőzés elnyomására; azonban a Pyricularia oryzae különféle stratégiákat alkalmaz a gazdaszervezet által termelt ROS ellensúlyozására.31Úgy tűnik, hogy a peroxidázok szerepet játszanak a kórokozókkal szembeni rezisztenciában, beleértve a sejtfalfehérjék térhálósodását, a xilém falainak megvastagodását, a ROS-termelést és a hidrogén-peroxid semlegesítését.32Az antioxidáns enzimek specifikus ROS-megkötő rendszerként szolgálhatnak. Antioxidáns tulajdonságaik révén a szuperoxid-diszmutáz (SOD) és a peroxidáz (POD) segítenek beindítani a védekező válaszokat, ahol a SOD az első védelmi vonal.33Rizsben a növényi peroxidáz aktivitás növényi kórokozókkal, például a *Pyricularia oryzae* és a *Xanthomonas oryzae pv. Oryzae* fertőzés után indukálódik.32Ebben a vizsgálatban a peroxidáz aktivitás megnőtt a *Magnaporthe oryzae* NP19-cel kolonizált és/vagy beoltott rizsben; azonban a *Magnaporthe oryzae* nem befolyásolta a peroxidáz aktivitást. A szuperoxid-diszmutáz (SOD), mint H₂O₂ szintáz, katalizálja az O₂⁻ redukcióját H₂O₂-vé. Az SOD kulcsszerepet játszik a növények különböző stresszekkel szembeni ellenálló képességében azáltal, hogy kiegyensúlyozza a H₂O₂ koncentrációját a növényen belül, ezáltal fokozza a növény toleranciáját a különböző stresszekkel szemben³⁴. Ebben a vizsgálatban, a tenyészedényes kísérletben, a *Magnaporthe oryzae* beoltása után 30 nappal (30 napos) az RF és RBF csoportokban az SOD aktivitás 121,9%-kal, illetve 104,5%-kal magasabb volt, mint az R csoportban, ami a *Magnaporthe oryzae* fertőzésre adott SOD-választ jelzi. Mind a tenyészedényes, mind a szabadföldi kísérletekben a *Magnaporthe oryzae* NP19-cel beoltott rizs SOD-aktivitása 30 nappal a beoltás után 67,7%-kal, illetve 28,8%-kal magasabb volt, mint a beoltatlan rizsben. A növények biokémiai válaszait befolyásolja a környezet, a stressz forrása és a növénytípus³⁵. A növényi antioxidáns enzimek aktivitását közvetlenül befolyásolják a környezeti tényezők, amelyek viszont a növényi mikrobiális közösség megváltoztatásával befolyásolják a növényi antioxidáns enzimek aktivitását.
A vizsgálatban használt rizsbabásodást okozó gomba (Kosakonia oryziphila NP19, NCBI hozzáférési szám: PP861312) a következő törzs volt:13izolálták a thaiföldi Nakhon Phanom tartományban található RD6 rizsfajta gyökereiből (16° 59′ 42,9″ É 104° 22′ 17,9″ K). Ezt a törzset táptalajban (NB) tenyésztették 30°C-on és 150 fordulat/perc sebességgel 18 órán át. A baktériumkoncentráció kiszámításához a baktériumszuszpenzió abszorbanciáját 600 nm-en mérték. A baktériumszuszpenzió koncentrációját a következő értékre állították be:10⁶CFU/ml steril ioncserélt vízzel (dH₂O). Rizsbajt okozó gombát (Pyricularia oryzae) cseppfertőzés útján burgonya-dextróz agarra (PDA) oltottak, majd 25°C-on 7 napig inkubálták. A gombamicéliumot rizskorpa agar táptalajra (2% (t/t) rizskorpa, 0,5% (t/t) szacharóz és 2% (t/t) agar ioncserélt vízben oldva, pH 7) helyezték, majd 25°C-on 7 napig inkubálták. Egy fogékony rizsfajta (KDML105) sterilizált levelét a micéliumra helyezték a konídiumok indukálása érdekében, majd 5 napig 25°C-on inkubálták kombinált UV és fehér fény alatt. A konídiumokat úgy gyűjtötték össze, hogy a micéliumot és a fertőzött levélfelületet 10 ml sterilizált 0,025% (t/t) Tween 20 oldattal óvatosan áttörölték. A gombaoldatot nyolc réteg sajtvászonon szűrték át a micélium, az agar és a rizslevelek eltávolítása érdekében. A szuszpenzió konídiumkoncentrációját a további elemzéshez 5 × 10⁵ konídium/ml-re állítottuk be.
A Kosakonia oryziphila NP19 sejtek friss kultúráit NB táptalajon, 37 °C-on, 24 órán át tenyésztettük. Centrifugálás (3047 × g, 10 perc) után a sejtpelletet összegyűjtöttük, kétszer mostuk 10 mM foszfáttal pufferolt sóoldattal (PBS, pH 7,2), majd ugyanebben a pufferben újra szuszpendáltuk. A sejtszuszpenzió optikai sűrűségét 600 nm-en mértük, ami körülbelül 1,0 értéket kapott (ami 1,0 × 10⁷ CFU/μl-nek felel meg, táptalaj-agar lemezekre történő szélesztéssel meghatározva). A P. oryzae konídiumait PBS-oldatban szuszpendáltuk, és hemocitométerrel számláltuk. A *K. oryziphila* NP19 és *P. szuszpenzióit... A levélkenet-kísérletekhez K. oryziphila* konídiumokat készítettek friss rizsleveleken 1,0 × 10⁷ CFU/μL, illetve 5,0 × 10² konídium/μL koncentrációban. A rizsminta-előkészítési módszer a következő volt: rizspalántákról 5 cm hosszú leveleket vágtak le, és nedvesített nedvszívó papírral bélelt Petri-csészékbe helyezték. Öt kezelési csoportot hoztak létre: (i) R: baktériumos beoltás nélküli rizslevelek kontrollként, 0,025% (v/v) Tween 20 oldattal kiegészítve; (ii) RB + F: K. oryziphila NP19-cel beoltott rizs, 2 μL rizsblaszt okozó gomba konídium-szuszpenziójával kiegészítve; (iii) R + BF: Az R csoportban lévő rizs, 4 μl blaszt gomba konídium-szuszpenzió és K. oryziphila NP19 keverékével kiegészítve (térfogatarány 1:1); (iv) R + F: Az R csoportba tartozó rizst 2 μl blasztgomba konídia szuszpenzióval egészítettük ki; (v) RF + B: Az R csoportba tartozó rizst 2 μl blasztgomba konídia szuszpenzióval egészítettük ki, és 30 órán át inkubáltuk, majd ugyanarra a helyre 2 μl K. oryziphila NP19-et adtunk hozzá. Minden Petri-csészét 25°C-on, sötétben inkubáltunk 30 órán át, majd folyamatos fény alá helyeztük. Minden csoportot háromszor alakítottunk ki. 72 órás tenyésztés után a növényi szöveteket pásztázó elektronmikroszkóppal (SEM) vizsgáltuk és elemeztük. Röviden, a növényi szöveteket 2,5% (v/v) glutaraldehidet tartalmazó foszfátpufferben fixáltuk, majd etanolos oldatok sorozatával dehidratáltuk. A szén-dioxiddal történő kritikus ponton történő szárítás után a mintákat arannyal porlasztottuk, majd pásztázó elektronmikroszkóppal vizsgáltuk.15
Közzététel ideje: 2025. dec. 15.