Forskare har upptäckt att kalcium spelar en viktig roll för att förbättra motståndskraften hos potatisväxter mot bakteriell vissnejning. Denna sjukdom orsakar globala förluster av potatis som kostar 19 miljarder dollar per år. Fynden öppnar nya vägar för integrerade sjukdomshanteringsstrategier, inklusive potentialen för kalciumförändringar i jorden som en del av ett omfattande tillvägagångssätt för att kontrollera bakteriell vissnesjuka i potatis.
Studien är publicerad i Applied and Environmental Microbiology .
Ralstonia solanacearum species complex (RSSC) är en fytopatogen bakteriegrupp som orsakar bakterievissning i flera grödor.
"Vårt forskarlag har ägnat sig åt att studera Ralstonia solancearum-potatispatosystemet i flera år, med ett primärt fokus på att utveckla potatissorter med resistens mot bakteriell vissnejsning", säger motsvarande studieförfattare María Inés Siri, Ph.D., från Institutionen för Biovetenskap, University of the Republic, i Montevideo, Uruguay.
Patosystem som detta är delsystem av ekosystem som specifikt definieras av parasitism, där parasiten är vilken art som helst som tillbringar en betydande del av sin livslängd med att leva och få näringsämnen från en värd. Siri sa att hittills har förhållandet mellan potatisväxtjonomen (mineral- och spårelementsammansättning) och resistensnivåer mot RSSC inte behandlats.
I den nya studien inledde forskarna sin undersökning med användning av potatisväxtgenotyper med kontrasterande nivåer av resistens mot bakteriell vissnighet. Detta tillvägagångssätt gjorde det möjligt för forskarna att undersöka hur olika nivåer av naturligt motstånd inom växterna kunde kopplas till deras mineralsammansättningar.
Forskarna bedömde mineralinnehållet i olika delar av potatisplantorna, såsom xylemsaften, rötter, stjälkar och blad, med fokus på förhållandet mellan dessa mineraler, särskilt kalcium, och växternas motståndskraft mot bakteriell vissnejning.
Efter denna mineralbedömning undersökte forskarna kalciums inverkan på flera aspekter relaterade till patogenens virulens, inklusive dess tillväxthastighet, förmåga att bilda biofilmer och rörlighet.
Dessutom utvärderade de kalciums effekt på att förbättra växtresistensen genom kontrollerade inokuleringsförsök, vilket gav en heltäckande bild av hur kalciumtillskott potentiellt skulle kunna stärka potatisplantans försvarsmekanismer mot bakteriell vissnesjuka.
Teamet upptäckte ett positivt samband mellan koncentrationerna av kalcium och motståndsnivåerna hos potatisgenotyper mot bakteriell vissnighet. De fann också att tillskott av kalcium till potatisen avsevärt kunde minska tillväxthastigheten för patogenen som orsakade vissnandet och negativt påverka patogenens förmåga att bilda biofilmer och röra sig, vilket är avgörande för dess virulens och förmåga att orsaka sjukdomar.
"Det finns flera spännande riktningar för framtida forskning som härrör från våra resultat," sa Siri.
"Vi planerar att fördjupa oss i att förstå hur kalcium påverkar patosystemet på transkriptomisk nivå, inklusive växtförsvarsmekanismer och patogenens virulens. Vi siktar också på att utforska växtmikrobiomets roll i resistens och utveckla praktiska fälthanteringsstrategier som inbegriper kalciumbefruktning."
Studien är den första som använder mikrofluidiska kammare för att övervaka patogentillväxt och biofilmbildning under förhållanden som efterliknar växtens kärlsystem, sa Siri. Detta innovativa tillvägagångssätt har gett värdefulla insikter om hur kalciumtillskott kan hindra patogenens förmåga att bilda biofilmer, en nyckelfaktor för dess virulens.
"Dessutom är detta metodiska framsteg inte bara begränsat till vår nuvarande studie, utan lovar också framtida forskning om denna viktiga vaskulära patogen," sa Siri.
"Genom att erbjuda ett nytt verktyg för detaljerad observation och analys, kan vårt tillvägagångssätt utnyttjas i ytterligare studier för att reda ut komplexiteten i växt-patogeninteraktioner och för att utforska nya sjukdomshanteringsstrategier."
Mer information: Tillämpad och miljömässig mikrobiologi (2024). journals.asm.org/doi/10.1128/aem.00242-24
Journalinformation: Tillämpad och miljömikrobiologi
Tillhandahålls av American Society for Microbiology
