Olive Grove-bacteriën kunnen de sleutel vormen tot de bestrijding van Xylella

Samenvatting

Een onderzoeksteam van de Universiteit van Jaén heeft een groep slapende bacteriën in olijfbomen geïdentificeerd die ze beschermen tegen uitdagingen van het milieu, wat kan leiden tot de ontwikkeling van een natuurlijk biopesticide om Xylella fastidiosa te bestrijden. De bacteriën, Bacillus spp., hebben unieke eigenschappen die ze waardevol maken voor landbouwtoepassingen, waaronder het verbeteren van de plantengroei, het beheersen van ziekteverwekkers en het ontgiften van zware metalen in de bodem.

Een onderzoeksteam van de Universiteit van Jaén heeft een groep slapende bacteriën geïdentificeerd in de bladeren en de bodem van olijfbomen die hen beschermen tegen milieu-uitdagingen.

Genetische analyse heeft aangetoond dat verschillende micro-organismen biologische voordelen bieden, vergelijkbaar met een secundair immuunsysteem. De onderzoekers hopen dat hun bevindingen de ontwikkeling van een natuurlijk biopesticide mogelijk zullen maken om de dodelijke ziekteverwekker te bestrijden Xylella fastidiosa.

Er wordt aangenomen dat Xylella fastidiosa dit heeft arriveerde in 2008 in Italië door de introductie van één enkele koffieplant uit Costa Rica.

Xylella fastidiosa, die het dodelijke 'olijf snelle achteruitgang'-syndroom veroorzaakt, heeft dit veroorzaakt wijdverspreide uitbraken in Europa in de afgelopen vijftien jaar en heeft naar schatting een jaarlijkse economische impact van ruim € 15 miljard.

Het is gebleken dat de bacterie een grote uitdaging is om te beheersen, omdat er momenteel geen effectieve veldcontrolemethode bestaat om hem uit te roeien.

In de onderzoeksartikel gepubliceerd in Microbiology Spectrum, identificeerden de onderzoekers echter een groep bacteriën, Bacillus spp., waarvan zij denken dat het de sleutel zou kunnen zijn tot de bestrijding van de ziekteverwekker.

Bacil soorten hebben verschillende kenmerken die ze waardevol maken voor medische, biotechnologische en agrarische toepassingen.

Ze kunnen worden gebruikt bij de productie van biobrandstoffen, biopolymeren en bioactieve moleculen. In de landbouw kunnen ze de plantengroei verbeteren, dienen als biomeststof, de groei stimuleren en ziekteverwekkers onder controle houden, waardoor ze veelbelovend zijn voor een duurzame landbouw.

Op Bacillus gebaseerde biomeststoffen verbeteren de plantengroei en opbrengst door de beschikbaarheid van voedingsstoffen, de stikstoffixatie, de oplosbaarheid van fosfor en de productie van plantengroeiregulatoren te verbeteren.

Deze bacteriën kunnen ook antimicrobiële verbindingen produceren, zijn kosteneffectief en vormen sporen voor stabiliteit, wat een natuurlijk alternatief biedt voor chemische pesticiden.

Bacillus thuringiensis staat bekend om zijn insectendodende eigenschappen, terwijl andere soorten dat leuk vinden B. subtilis en Bacillus amyloliquefaciens zijn met succes gebruikt als biologische bestrijdingsmiddelen in verschillende commerciële gewassen.

Bovendien is het vermogen van sommigen Bacil soorten die bacteriocines, antimicrobiële peptiden, produceren, zijn veelbelovend voor de behandeling van planten.

Hoewel deze voordelen al zijn aangetoond bij gewassen als tarwe, zonnebloemen en aardappelen, concentreerde het onderzoek van het team van de Universiteit van Jaén zich op het analyseren van hun aanwezigheid in de Spaanse olijfboomgaarden en hun weerstand tegen een reeks ecologische uitdagingen.

Onder supervisie van Hikmate Abriouel begon het team aan het SMART-AGRI-SPORE-project, een Europees Marie Curie-initiatief gericht op het ontwikkelen van een biopesticiden ter bestrijding van Xylella fastidiosa. Het project omvatte de analyse van 417 bacteriën van het geslacht Bacillus spp. verzameld uit olijfgaarden in Jaén en Málaga.

De onderzoekers probeerden die bacteriën te identificeren die in staat zijn sporen te vormen en in winterslaap te gaan om ongunstige externe omstandigheden te overwinnen en weer tot leven te komen wanneer de omstandigheden gunstig worden.

Deze sporen fungeren als een beschermend schild, waardoor de bacteriën bestand zijn tegen extreme temperaturen, straling en schadelijke chemicaliën. Om de stammen met dit vermogen te isoleren, onderwierp het team hun monsters aan temperaturen tot 80 ºC, waardoor alle stammen die niet aan het criterium voldeden, werden uitgeroeid.

"Geconfronteerd met een ongunstige gebeurtenis, zoals een gebrek aan voedingsstoffen in de omgeving, komen deze bacteriën in een rusttoestand, als een soort winterslaap, totdat het gevaar verdwijnt en ze hun normale vitale functies kunnen hervatten”, legt Julia Manetsberger uit, een van de de auteurs van het artikel.

Om de weerstand van Bacillus spp. Vanwege milieu-uitdagingen stelden de onderzoekers de bacteriën bloot aan verschillende hoeveelheden antibiotica en anorganische meststoffen.

Hun weerstand was normaal, vergelijkbaar met die van andere bacteriesoorten. Deze veerkracht suggereert dat Bacillus spp. zou in de natuur overleven als het werd blootgesteld aan dergelijke algemeen gebruikte landbouwverbindingen, en de gewenste voordelen aan de olijfgaard zou blijven verlenen.

De ontdekking van deze unieke bacterie in Spaanse olijfgaarden opent mogelijkheden voor toekomstige landbouwtoepassingen.

Aangezien Bacillus spp. spelen al een centrale rol als een van de meest gebruikte biopesticiden, hun potentieel voor nieuwe biotechnologische toepassingen in de landbouw is veelbelovend. De onderzoekers stellen de ontwikkeling voor van een natuurlijk biopesticide dat deze groep micro-organismen gebruikt om uitbraken van Xylella fastidiosa te bestrijden.

Bovendien is eerder aangetoond dat de bacteriën bestand zijn tegen blootstelling aan metalen en zware metalen uit de bodem verwijderen, waardoor het milieu effectief wordt ontgift.

Verontreiniging door zware metalen vormt een aanzienlijk probleem voor de commerciële landbouw en voedselproductie, omdat planten deze metalen kunnen opnemen, die vervolgens in de voedselketen terechtkomen.

Het team onderzocht daarom de tolerantie van hun monsters voor een reeks zware metalen. Ze ontdekten dat de geteste isolaten een goede tolerantie hadden, waarbij ijzer het meest werd verdragen, gevolgd door koper, nikkel, mangaan, zink en cadmium.

Dit suggereert dat leden van de olijfsporobiota potentieel zouden kunnen gedijen in bodems met verhoogde metaalniveaus als gevolg van omgevingsfactoren of menselijke activiteiten.