Kredit:Unsplash/CC0 Public Domain
Forskare vid University of Birmingham har uppfunnit en ny metod för att uppmuntra bakterier att bilda tillväxtfrämjande ekosystem som kan användas för att belägga rötterna på plantor, vilket förväntas resultera i starkare, friskare växter och högre skördar inom jordbruket.
I naturen bildar plantornas rötter ömsesidigt fördelaktiga relationer med samhällen av mikrober (svampar, bakterier, virus) i jorden och utbyter näringsämnen, vilket gör att både växten och mikroberna kan blomstra. Detta är särskilt viktigt i de tidiga stadierna av en växts liv när plantan är i en kapplöpning mot tiden för att nå en självförsörjande tillväxt innan näringsämnen och energidepåer i fröet tar slut.
Dr. Tim Overton, en tillämpad mikrobiolog från universitetets School of Chemical Engineering, och Dr. Francisco Fernandez-Trillo från School of Chemistry ledde ett team för att utveckla nya syntetiska polymerer som stimulerar bildandet av dessa bakteriesamhällen på ett sätt som speglar en naturlig process som kallas biofilmbildning.
En biofilm är ett fint orkestrerat samhälle av mikrober, som stöds av en matris av biologiska polymerer som bildar en skyddande mikromiljö och håller ihop samhället.
Forskarna arbetade tillsammans med ett fyraårigt projekt om hur polymerer interagerar med bakterier, vilket resulterade i syntesen av en grupp acylhydrazonbaserade polymerer.
Dessa nya polymerer designades för att fungera som en självhäftande ställning, "sådd" bildandet av ett mikroorganism-polymerkomplex för att initiera och påskynda biofilmbildning. När biofilmen väl har bildats blir bakterierna ett självförsörjande och självorganiserande samhälle och producerar sin egen matris för att möjliggöra överföring av näringsämnen och vatten, och utsläpp av avfallsprodukter.
Projektet involverade Ph.D. studenterna Pavan Adoni och Omar Huneidi, som därefter fortskred forskning som visar att polymererna aggregerar bakterier och förbättrar biofilmbildning. Kritiskt sett visade de också att processen är helt reversibel och biofilmen kan spridas genom att ändra miljöförhållandena. Resultaten av dessa experiment och ytterligare studier kommer att publiceras 2022.
Pavan Adoni kommenterade, "Vi räknar med att polymeren i slutändan kommer att användas som en fröbeläggning, kanske i kombination med bakterier som B. Subtilis, som finns naturligt i jorden, ökar växternas stresstolerans och används för närvarande som en jord inokulant. Vi tänker oss ett mer riktat tillvägagångssätt som bara behandlar fröet, så att när det gror är bakterierna redo att växa i den säkra hamnmiljön som tillhandahålls av ett mikroorganismpolymerkomplex. I slutändan bör detta resultera i starkare växter, som växer snabbare och har större motståndskraft mot sjukdomar."
University of Birmingham Enterprise har lämnat in en bred patentansökan som täcker de nya polymererna, metoden för att bilda biofilmen och metoden för polymerklyvning och dess användning för att främja tillväxt av en biofilm med vilken mikroorganism som helst, inklusive de som kan producera eller leverera kemikalier. eller biologiska molekyler.
Patentet har nu licensierats till det specialiserade life science-företaget PBL Technology, som investerar i, skyddar och främjar framväxande innovationer från offentliga forskningskällor över hela världen. Inom jordbruket omfattar PBL:s teknologier grödegenetik, växtbehandlingar, precisionsjordbruk och promotorer och FoU-verktyg. + Utforska vidare
