Šis tyrimas parodo, kad iš ryžių šaknų išskirtas rizosferos simbiotinis grybelis *Kosakononia oryziphila* NP19 yra perspektyvus augalų augimą skatinantis biopesticidas ir biopesticidas, skirtas ryžių blaškymuisi, kurį sukelia *Pyricularia oryzae*, kontroliuoti. In vitro eksperimentai buvo atlikti su šviežiais jazmininių ryžių daigų, gautų iš Khao Dawk Mali 105 (KDML105) veislės, lapais. Rezultatai parodė, kad NP19 veiksmingai slopino *Pyricularia oryzae* konidijų dygimą. *Pyricularia oryzae* infekcija buvo slopinama trimis skirtingomis apdorojimo sąlygomis: pirma, ryžiai buvo kolonizuojami NP19 ir inokuliuojami *Pyricularia oryzae* konidijomis; antra, lapai buvo užtepti NP19 ir *Pyricularia oryzae* konidijų mišiniu;
Rizosferos bakterija *Kosakonijos oryziphila* NP1914buvo išskirtas iš ryžių šaknų (*Oryza sativa* L. cv. RD6). *Kosakonijos oryziphila* NP19 pasižymi augalų augimą skatinančiomis savybėmis, įskaitant azoto fiksaciją, indoleacto rūgšties (IAA) gamybą ir fosfatų tirpinimą. Įdomu tai, kad *Kosakonijos oryziphila* NP19 gamina chitinazę14.*Kosakonijos oryziphila* NP19 panaudojimas KDML105 ryžių sėkloms pagerino ryžių išgyvenamumą po ryžių blaškymosi infekcijos. Šio tyrimo tikslas yra (i) išsiaiškinti *Kosakonijos oryziphila* NP19 slopinamąjį mechanizmą prieš ryžių blaškymą ir (ii) ištirti *Kosakonijos oryziphila* NP19 poveikį kontroliuojant ryžių blaškymąsi.
Maistinės medžiagos vaidina labai svarbų vaidmenį augalų augime ir vystymesi, nes yra veiksniai, kontroliuojantys įvairias mikrobines ligas. Augalo mineralinė mityba lemia jo atsparumą ligoms, morfologines ar audinių savybes ir virulentiškumą, arba gebėjimą išgyventi prieš patogenus. Fosforas gali sulėtinti ryžių pūstligės vystymąsi ir sumažinti jos sunkumą, padidindamas fenolinių junginių sintezę. Kalis paprastai sumažina daugelio ryžių ligų, tokių kaip ryžių pūstligė, bakterinė lapų dėmėtligė, lapų makšties dėmėtligė, stiebų puvinys ir lapų dėmėtligė, dažnį. Perrenoud tyrimas parodė, kad trąšos, kurių sudėtyje yra daug kalio, taip pat gali sumažinti ryžių grybelinių ligų dažnį ir padidinti derlių. Daugybė tyrimų parodė, kad sieros trąšos gali pagerinti pasėlių atsparumą grybeliniams patogenams.27Magnio (chlorofilo sudedamosios dalies) perteklius gali sukelti ryžių sprogimą.21Cinkas gali tiesiogiai sunaikinti patogenus, taip sumažindamas ligos sunkumą.22Lauko bandymai parodė, kad nors fosforo, kalio, sieros ir cinko koncentracijos lauko dirvožemyje buvo didesnės nei vazonų eksperimente, ryžių blaškymasis vis tiek išplito per ryžių lapus. Dirvožemio maistinės medžiagos gali būti nelabai veiksmingos kontroliuojant ryžių blaškymąsi, nes santykinė drėgmė ir temperatūra yra nepalankios stipriam patogenų užkrėtimui.
Lauko bandymų metu visuose apdorojimo variantuose buvo aptiktos Stenotrophomonas maltophilia, P. dispersa, Xanthomonas sacchari, Burkholderia multivorans, Burkholderia diffusa, Burkholderia vietnamiensis ir C. gleum. Stenotrophomonas maltophilia buvo išskirta iš kviečių, avižų, agurkų, kukurūzų ir bulvių rizosferos ir parodė biokontrolę.veiklaprieš Colletotrichum nymphaeae.28 Be to, pranešama, kad P. dispersa veiksmingai kovoja su juodaisiaispuviniosaldžiosios bulvės.29 Be to, Xanthomonas sacchari R1 padermė parodė antagonistinį aktyvumą prieš ryžių blaškymąsi ir šluotelių puvinį, kurį sukelia Burkholderia.glumai.30Burkholderia oryzae NP19 dygimo metu gali užmegzti simbiotinį ryšį su ryžių audiniais ir tapti endeminiu simbiotiniu grybu kai kurioms ryžių veislėms. Nors kitos dirvožemio bakterijos gali kolonizuoti ryžius po persodinimo, kolonizuotas blaškymosi grybelis NP19 veikia daugelį ryžių gynybos mechanizmo nuo šios ligos veiksnių. NP19 ne tik slopina P. oryzae augimą daugiau nei 50 % (žr. papildomą S1 lentelę internetiniame priede), bet ir sumažina blaškymosi pažeidimų skaičių ant lapų bei padidina ryžių, inokuliuotų arba kolonizuotų NP19 (RBf, RFf-B ir RBFf-B), derlių lauko bandymų metu (S3 pav.).
Grybelis Pyricularia oryzae, sukeliantis augalų marą, yra hemitrofinis grybelis, kuriam infekcijos metu reikalingos maistinės medžiagos iš šeimininko augalo. Augalai gamina reaktyviąsias deguonies rūšis (RDF), kad slopintų grybelinę infekciją; tačiau Pyricularia oryzae naudoja įvairias strategijas, kad neutralizuotų šeimininko gaminamas RDF.31Peroksidazės, atrodo, atlieka svarbų vaidmenį patogenų atsparume, įskaitant ląstelių sienelių baltymų kryžminį sujungimą, ksilemo sienelių sustorėjimą, ROS gamybą ir vandenilio peroksido neutralizavimą.32Antioksidantiniai fermentai gali būti specifinė ROS šalinimo sistema. Dėl savo antioksidacinių savybių superoksido dismutazė (SOD) ir peroksidazė (POD) padeda inicijuoti gynybinius atsakus, o SOD yra pirmoji gynybos linija.33Ryžiuose augalų peroksidazės aktyvumas indukuojamas po infekcijos augalų patogenais, tokiais kaip *Pyricularia oryzae* ir *Xanthomonas oryzae pv. Oryzae*.32Šiame tyrime peroksidazės aktyvumas padidėjo ryžiuose, kolonizuotuose ir (arba) inokuliuotuose *Magnaporthe oryzae* NP19; tačiau *Magnaporthe oryzae* peroksidazės aktyvumui įtakos neturėjo. Superoksido dismutazė (SOD), kaip H₂O₂ sintazė, katalizuoja O₂⁻ redukciją iki H₂O₂. SOD atlieka labai svarbų vaidmenį augalų atsparumui įvairiems stresams, subalansuodama H₂O₂ koncentraciją augalo viduje ir taip didindama augalo toleranciją įvairiems stresams³⁴. Šiame tyrime, atliekant eksperimentą vazonuose, praėjus 30 dienų po *Magnaporthe oryzae* inokuliacijos (30 DAT), SOD aktyvumas RF ir RBF grupėse buvo atitinkamai 121,9 % ir 104,5 % didesnis nei R grupėje, o tai rodo SOD atsaką į *Magnaporthe oryzae* infekciją. Ir vazonuose, ir lauke atliktuose eksperimentuose SOD aktyvumas *Magnaporthe oryzae* NP19 inokuliuotuose ryžiuose buvo atitinkamai 67,7 % ir 28,8 % didesnis nei neinokuliuotų ryžių, praėjus 30 dienų po inokuliacijos. Augalų biocheminius atsakus veikia aplinka, streso šaltinis ir augalo tipas³⁵. Augalų antioksidacinių fermentų aktyvumui tiesiogiai įtakos turi aplinkos veiksniai, kurie savo ruožtu veikia augalų antioksidacinių fermentų aktyvumą, keisdami augalų mikrobų bendriją.
Šiame tyrime naudotas ryžių sprogimo ligos grybelis (Kosakonijos oryziphila NP19, NCBI registracijos numeris PP861312) buvo padermė13išskirta iš ryžių veislės RD6 šaknų Nakhon Panomo provincijoje, Tailande (16° 59′ 42,9″ šiaurės platumos, 104° 22′ 17,9″ rytų ilgumos). Ši padermė buvo kultivuojama maistinių medžiagų sultinyje (NB) 30 °C temperatūroje ir 150 aps./min. greičiu 18 val. Bakterijų koncentracijai apskaičiuoti buvo matuojamas bakterijų suspensijos absorbcija esant 600 nm bangos ilgiui. Bakterijų suspensijos koncentracija buvo pakoreguota, kad10⁶KFV/ml su steriliu dejonizuotu vandeniu (dH₂ORyžių blastų grybelis (Pyricularia oryzae) buvo lašeliniu būdu pasėtas ant bulvių dekstrozės agaro (PDA) ir inkubuotas 25 °C temperatūroje 7 dienas. Grybelio grybiena buvo perkelta į ryžių sėlenų agaro terpę (2 % (m/t) ryžių sėlenų, 0,5 % (m/t) sacharozės ir 2 % (m/t) agaro, ištirpinto dejonizuotame vandenyje, pH 7) ir inkubuota 25 °C temperatūroje 7 dienas. Ant grybienos buvo uždėtas sterilizuotas jautrios ryžių veislės (KDML105) lapas konidijoms sukelti ir inkubuotas 25 °C temperatūroje 5 dienas kombinuotoje UV ir baltoje šviesoje. Konidijos buvo surenkamos švelniai nuvalant grybieną ir užkrėstą lapo paviršių 10 ml sterilizuoto 0,025 % (t/t) Tween 20 tirpalo. Grybelio tirpalas buvo filtruojamas per aštuonis marlės sluoksnius, kad būtų pašalintas grybiena, agaras ir ryžių lapai. Tolesnei analizei konidijų koncentracija suspensijoje buvo pakoreguota iki 5 × 10⁵ konidijų/ml.
Šviežios Kosakonia oryziphila NP19 ląstelių kultūros buvo paruoštos kultivuojant NB terpėje 37 °C temperatūroje 24 val. Po centrifugavimo (3047 × g, 10 min.) ląstelių nuosėdos buvo surinktos, du kartus perplautos 10 mM fosfatiniu buferiniu tirpalu (PBS, pH 7,2) ir resuspenduotos tame pačiame buferyje. Ląstelių suspensijos optinis tankis buvo matuojamas esant 600 nm bangos ilgiui, gaunant maždaug 1,0 vertę (atitinka 1,0 × 10⁷ CFU/μl, nustatytą denatūruojant ant maistinių agaro plokštelių). P. oryzae konidijos buvo gautos jas suspenduojant PBS tirpale ir suskaičiuojant hemocitometru. *K. oryziphila* NP19 ir *P. suspensijos. Lapų tepinėlio eksperimentams K. oryziphila* konidijos buvo paruoštos ant šviežių ryžių lapų, kurių koncentracijos buvo atitinkamai 1,0 × 10⁷ CFU/μL ir 5,0 × 10² konidijų/μL. Ryžių mėginio paruošimo metodas buvo toks: nuo ryžių daigų buvo nupjauti 5 cm ilgio lapai ir sudėti į Petri lėkšteles, išklotas sudrėkintu sugeriamuoju popieriumi. Buvo sudarytos penkios apdorojimo grupės: (i) R: ryžių lapai be bakterijų inokuliacijos kaip kontrolė, papildyti 0,025 % (v/v) Tween 20 tirpalu; (ii) RB + F: ryžiai, inokuliuoti K. oryziphila NP19, papildyti 2 μl ryžių blaškymą sukeliančio grybelio konidijų suspensijos; (iii) R + BF: R grupės ryžiai, papildyti 4 μl blaškymą sukeliančio grybo konidijų suspensijos ir K. oryziphila NP19 mišinio (tūrio santykis 1:1); (iv) R + F: R grupės ryžiai, papildyti 2 μl blatinio grybelio konidijų suspensijos; (v) RF + B: R grupės ryžiai, papildyti 2 μl blatinio grybelio konidijų suspensijos, buvo inkubuojami 30 val., o po to toje pačioje vietoje buvo įdėta 2 μl K. oryziphila NP19. Visos Petri lėkštelės buvo inkubuojamos 25 °C temperatūroje tamsoje 30 val., o po to laiko patalpintos į nuolatinę šviesą. Kiekviena grupė buvo suformuota trimis egzemplioriais. Po 72 val. kultivavimo augalų audiniai buvo stebimi ir analizuojami skenuojančia elektronine mikroskopija (SEM). Trumpai tariant, augalų audiniai buvo fiksuoti fosfatiniame buferyje, kuriame buvo 2,5 % (v/v) glutaraldehido, ir dehidratuoti naudojant seriją etanolio tirpalų. Po kritinio taško džiovinimo anglies dioksidu, mėginiai buvo padengti auksu dulkių siurbliu ir galiausiai ištirti skenuojančiu elektroniniu mikroskopu.15
Įrašo laikas: 2025 m. gruodžio 15 d.