Այս ուսումնասիրությունը ցույց է տալիս, որ բրնձի արմատներից մեկուսացված ռիզոսֆերայի սիմբիոտիկ սունկը *Kosakonia oryziphila* NP19 խոստումնալից բույսերի աճը խթանող կենսաբանական թունաքիմիկատ է և կենսաբանական թունաքիմիկատ՝ *Pyricularia oryzae*-ի կողմից առաջացած բրնձի պայթյունի դեմ պայքարելու համար: In vitro փորձարկումներ են անցկացվել Խաո Դաուկ Մալի 105 (KDML105) տեսակի հասմիկի բրնձի սածիլների թարմ տերևների վրա: Արդյունքները ցույց են տվել, որ NP19-ը արդյունավետորեն կանխում է *Pyricularia oryzae* կոնիդիաների բողբոջումը: *Pyricularia oryzae* վարակը կանխվել է երեք տարբեր մշակման պայմաններում. նախ, բրինձը գաղութացվել է NP19-ով և պատվաստվել *Pyricularia oryzae* կոնիդիաներով. երկրորդ, տերևներին կիրառվել է NP19-ի և *Pyricularia oryzae* կոնիդիաների խառնուրդ:
Ռիզոսֆերային մանրէ *Kosakonia oryziphila* NP1914անջատվել է բրնձի արմատներից (*Oryza sativa* L. cv. RD6): *Kosakonia oryziphila* NP19-ը ունի բույսերի աճը խթանող հատկություններ, ներառյալ ազոտի ֆիքսացիան, ինդոլքացախաթթվի (IAA) արտադրությունը և ֆոսֆատի լուծելիությունը: Հետաքրքիր է, որ *Kosakonia oryziphila* NP19-ը արտադրում է քիտինազ:14.*Kosakonia oryziphila* NP19-ի կիրառումը KDML105 բրնձի սերմերի վրա բարելավել է բրնձի գոյատևումը բրնձի պայթյունի վարակից հետո: Այս ուսումնասիրության նպատակն է (i) պարզաբանել *Kosakonia oryziphila* NP19-ի արգելակող մեխանիզմը բրնձի պայթյունի դեմ և (ii) ուսումնասիրել *Kosakonia oryziphila* NP19-ի ազդեցությունը բրնձի պայթյունի վերահսկման գործում:
Սննդարար նյութերը կարևոր դեր են խաղում բույսերի աճի և զարգացման մեջ՝ ծառայելով որպես գործոններ, որոնք վերահսկում են տարբեր մանրէային հիվանդություններ: Բույսի հանքային սնունդը որոշում է դրա հիվանդությունների նկատմամբ դիմադրողականությունը, ձևաբանական կամ հյուսվածքային բնութագրերը, ինչպես նաև ախտածինների դեմ գոյատևելու ունակությունը: Ֆոսֆորը կարող է դանդաղեցնել զարգացումը և նվազեցնել բրնձի պայթյունի ծանրությունը՝ ավելացնելով ֆենոլային միացությունների սինթեզը: Կալիումը, ընդհանուր առմամբ, նվազեցնում է բրնձի բազմաթիվ հիվանդությունների, ինչպիսիք են բրնձի պայթյունը, մանրէային տերևային բծերը, տերևաթաղանթի բծերը, ցողունի փտումը և տերևային բծերը, հաճախականությունը: Պերենուի ուսումնասիրությունը ցույց է տվել, որ կալիումի բարձր պարունակությամբ պարարտանյութերը կարող են նաև նվազեցնել բրնձի սնկային հիվանդությունների հաճախականությունը և բարձրացնել բերքատվությունը: Բազմաթիվ ուսումնասիրություններ ցույց են տվել, որ ծծմբային պարարտանյութերը կարող են բարելավել բերքի դիմադրողականությունը սնկային պաթոգենների նկատմամբ:27Մագնեզիումի ավելցուկը (քլորոֆիլի բաղադրիչ) կարող է հանգեցնել բրնձի պայթյունի։21Ցինկը կարող է անմիջապես սպանել պաթոգեններին, այդպիսով նվազեցնելով հիվանդության ծանրությունը։22Դաշտային փորձարկումները ցույց տվեցին, որ չնայած դաշտային հողում ֆոսֆորի, կալիումի, ծծմբի և ցինկի կոնցենտրացիաները ավելի բարձր էին, քան ամանների փորձարկման ժամանակ, բրնձի ցայտքը դեռևս տարածվում էր բրնձի տերևների միջով: Հողի սննդանյութերը կարող են շատ արդյունավետ չլինել բրնձի ցայտքի դեմ պայքարում, քանի որ հարաբերական խոնավությունը և ջերմաստիճանը անբարենպաստ են պաթոգենների ուժեղ վարակի համար:
Դաշտային փորձարկումների ժամանակ բոլոր մշակումներում հայտնաբերվել են Stenotrophomonas maltophilia, P. dispersa, Xanthomonas sacchari, Burkholderia multivorans, Burkholderia diffusa, Burkholderia vietnamiensis և C. gleum: Stenotrophomonas maltophilia-ն մեկուսացվել է ցորենի, վարսակի, վարունգի, եգիպտացորենի և կարտոֆիլի ռիզոսֆերայից և ցույց է տվել կենսաբանական վերահսկողություն:գործունեությունColletotrichum nymphaeae-ի դեմ։28 Ավելին, P. dispersa-ն, ըստ հաղորդումների, արդյունավետ է սև սնկերի դեմ։փտումքաղցր կարտոֆիլ։29 Ավելին, Xanthomonas sacchari-ի R1 շտամը ցուցաբերել է անտագոնիստական ակտիվություն Burkholderia-ի կողմից առաջացած բրնձի պայթյունի և խուճապային փտման դեմ։գլումաե.30Burkholderia oryzae NP19-ը կարող է սիմբիոտիկ հարաբերություններ հաստատել բրնձի հյուսվածքի հետ ծլման ընթացքում և դառնալ որոշ բրնձի տեսակների համար էնդեմիկ սիմբիոտիկ սնկեր: Մինչդեռ հողի այլ մանրէներ կարող են գաղութացնել բրինձը փոխպատվաստումից հետո, NP19 պայթյունային սնկը, գաղութացվելուց հետո, ազդում է բրնձի պաշտպանական մեխանիզմի բազմաթիվ գործոնների վրա այս հիվանդության դեմ: NP19-ը ոչ միայն ճնշում է P. oryzae-ի աճը ավելի քան 50%-ով (տե՛ս լրացուցիչ աղյուսակ S1-ը առցանց հավելվածում), այլև նվազեցնում է տերևների վրա պայթյունային վնասվածքների քանակը և մեծացնում է NP19-ով (RBf, RFf-B և RBFf-B) պատվաստված կամ գաղութացված բրնձի բերքատվությունը դաշտային փորձարկումներում (Նկար S3):
Pyricularia oryzae սունկը, որը առաջացնում է բույսերի պայթյուն, հեմիտրոֆիկ սնկեր է, որը վարակի ժամանակ պահանջում է սննդանյութեր տեր բույսից: Բույսերը արտադրում են ռեակտիվ թթվածնային տեսակներ (ROS)՝ սնկային վարակը ճնշելու համար, սակայն Pyricularia oryzae-ն օգտագործում է մի շարք ռազմավարություններ՝ տեր բույսի կողմից արտադրվող ROS-ին հակազդելու համար:31Պերօքսիդազները, կարծես թե, դեր են խաղում պաթոգենների նկատմամբ դիմադրողականության մեջ, ներառյալ բջջային պատի սպիտակուցների խաչաձև կապումը, քսիլեմի պատերի հաստացումը, ROS արտադրությունը և ջրածնի պերօքսիդի չեզոքացումը։32Հակաօքսիդանտային ֆերմենտները կարող են ծառայել որպես ROS-ի կլանման յուրահատուկ համակարգ: Իրենց հակաօքսիդանտային հատկությունների շնորհիվ սուպերօքսիդ դիսմուտազը (SOD) և պերօքսիդազը (POD) նպաստում են պաշտպանական ռեակցիաների նախաձեռնմանը, որտեղ SOD-ը ծառայում է որպես պաշտպանության առաջին գիծ:33Բրնձի մեջ բույսերի պերօքսիդազային ակտիվությունն ինդուկցվում է բույսերի հարուցիչներով, ինչպիսիք են *Pyricularia oryzae*-ն և *Xanthomonas oryzae pv. Oryzae*-ը, վարակվելուց հետո։32Այս ուսումնասիրության մեջ պերօքսիդազի ակտիվությունը մեծացել է *Magnaporthe oryzae* NP19-ով գաղութացված և/կամ պատվաստված բրնձում, սակայն *Magnaporthe oryzae*-ը չի ազդել պերօքսիդազի ակտիվության վրա: Սուպերօքսիդ դիսմուտազը (SOD), որպես H₂O₂ սինթազ, կատալիզացնում է O₂⁻-ի վերականգնումը H₂O₂-ի: SOD-ը կարևոր դեր է խաղում բույսերի դիմադրողականության մեջ տարբեր սթրեսների նկատմամբ՝ հավասարակշռելով H₂O₂-ի կոնցենտրացիան բույսի ներսում, դրանով իսկ բարձրացնելով բույսերի դիմադրողականությունը տարբեր սթրեսների նկատմամբ³⁴: Այս ուսումնասիրության մեջ, ամանի փորձի ժամանակ, *Magnaporthe oryzae* պատվաստումից 30 օր անց (30 DAT), RF և RBF խմբերում SOD ակտիվությունները համապատասխանաբար 121.9%-ով և 104.5%-ով ավելի բարձր էին, քան R խմբում, ինչը վկայում է SOD արձագանքի մասին *Magnaporthe oryzae* վարակի նկատմամբ: Ե՛վ ամանի, և՛ դաշտային փորձարկումների ժամանակ, *Magnaporthe oryzae* NP19-ով պատվաստված բրնձի SOD ակտիվությունները համապատասխանաբար 67.7%-ով և 28.8%-ով ավելի բարձր էին, քան չպատվաստված բրնձի դեպքում՝ պատվաստումից 30 օր անց։ Բույսերի կենսաքիմիական ռեակցիաները կախված են շրջակա միջավայրից, սթրեսի աղբյուրից և բույսի տեսակից³⁵։ Բույսերի հակաօքսիդանտային ֆերմենտային ակտիվության վրա անմիջականորեն ազդում են շրջակա միջավայրի գործոնները, որոնք, իրենց հերթին, ազդում են բույսերի հակաօքսիդանտային ֆերմենտային ակտիվության վրա՝ փոփոխելով բույսերի միկրոբային համայնքը։
Այս ուսումնասիրության մեջ օգտագործված բրնձի պայթյունի հիվանդության սունկը (Kosakonia oryziphila NP19, NCBI մուտքի համարը՝ PP861312) շտամն էր13RD6 բրնձի սորտի արմատներից անջատված Նախոն Փհանոմ նահանգում, Թաիլանդ (16° 59′ 42.9″ N 104° 22′ 17.9″ E): Այս շտամը մշակվել է սննդարար արգանակի (NB) մեջ 30°C ջերմաստիճանում և 150 պտույտ/րոպե արագությամբ 18 ժամ: Բակտերիալ կոնցենտրացիան հաշվարկելու համար չափվել է բակտերիալ կախույթի կլանումը 600 նմ-ում: Բակտերիալ կախույթի կոնցենտրացիան ճշգրտվել է մինչև10⁶CFU/մլ ստերիլ ապաիոնացված ջրով (dH₂O): Բրնձի պայթյունային սունկը (Pyricularia oryzae) կետային ներարկվել է կարտոֆիլի դեքստրոզային ագարի (PDA) վրա և ինկուբացվել է 25°C ջերմաստիճանում 7 օր: Սնկային միցելիումը տեղափոխվել է բրնձի թեփի ագարի միջավայր (2% (w/v) բրնձի թեփ, 0.5% (w/v) սախարոզ և 2% (w/v) ագար՝ լուծված ապաիոնացված ջրում, pH 7) և ինկուբացվել է 25°C ջերմաստիճանում 7 օր: Միցելիումի վրա տեղադրվել է զգայուն բրնձի սորտի (KDML105) ստերիլիզացված տերև՝ կոնիդիաներ ինդուկցելու համար, և ինկուբացվել է 25°C ջերմաստիճանում 5 օր՝ համակցված ուլտրամանուշակագույն և սպիտակ լույսի ներքո: Կոնիդիաները հավաքվել են՝ միցելիումը և վարակված տերևի մակերեսը նրբորեն սրբելով 10 մլ ստերիլիզացված 0.025% (v/v) Tween 20 լուծույթով: Սնկային լուծույթը զտվել է պանրով ութ շերտերով՝ միցելիումը, ագարը և բրնձի տերևները հեռացնելու համար: Հետագա վերլուծության համար կախույթում կոնիդիաների կոնցենտրացիան ճշգրտվել է մինչև 5 × 10⁵ կոնիդիա/մլ։
Kosakonia oryziphila NP19 բջիջների թարմ կուլտուրաները պատրաստվել են NB միջավայրում 37°C ջերմաստիճանում 24 ժամ կուլտուրայով։ Ցենտրիֆուգացումից հետո (3047 × գ, 10 րոպե) բջջային գնդիկը հավաքվել է, երկու անգամ լվացվել է 10 մՄ ֆոսֆատային բուֆերային աղային լուծույթով (PBS, pH 7.2) և վերստին լուծվել է նույն բուֆերում։ Բջջային սուսպենզիայի օպտիկական խտությունը չափվել է 600 նմ-ում՝ ստանալով մոտավորապես 1.0 արժեք (համարժեք է 1.0 × 10⁷ CFU/μl-ի, որը որոշվել է սննդարար ագարի թիթեղների վրա տեղադրելով)։ P. oryzae-ի կոնիդիաները ստացվել են դրանք PBS լուծույթում լուծարելով և հեմոցիտոմետրի միջոցով հաշվելով։ *K. oryziphila* NP19-ի և *P. Տերևի քսուկի փորձերի համար K. oryziphila* կոնիդիաները պատրաստվել են թարմ բրնձի տերևների վրա՝ համապատասխանաբար 1.0 × 10⁷ CFU/μL և 5.0 × 10² կոնիդիա/μL կոնցենտրացիաներով: Բրնձի նմուշի պատրաստման մեթոդը հետևյալն էր. բրնձի սածիլներից 5 սմ երկարությամբ տերևները կտրվել և տեղադրվել են խոնավացված կլանող թղթով պատված Պետրիի ամանների մեջ: Սահմանվել են հինգ մշակման խմբեր՝ (i) R՝ բակտերիալ պատվաստումից զերծ բրնձի տերևներ՝ որպես վերահսկիչ, լրացված 0.025% (v/v) Tween 20 լուծույթով. (ii) RB + F՝ K. oryziphila NP19-ով պատվաստված բրինձ, լրացված բրնձի պայթյուն առաջացնող սնկի կոնիդիայի սուսպենզիայի 2 մկլ-ով. (iii) R + BF՝ R խմբի բրինձ, լրացված պայթյունային սնկային կոնիդիայի սուսպենզիայի 4 մկլ-ով և K. oryziphila NP19-ով (ծավալի հարաբերակցություն՝ 1:1): (iv) R + F: R խմբի բրինձը լրացված է 2 մկլ բլաստ սնկային կոնիդիաների սուսպենզիայով։ (v) RF + B: R խմբի բրինձը լրացված է 2 մկլ բլաստ սնկային կոնիդիաների սուսպենզիայով, ինկուբացվել է 30 ժամ, ապա նույն տեղում ավելացվել է 2 մկլ K. oryziphila NP19: Բոլոր Պետրիի ամանները ինկուբացվել են 25°C ջերմաստիճանում մթության մեջ 30 ժամ, ապա տեղադրվել են անընդհատ լույսի տակ: Յուրաքանչյուր խումբ ձևավորվել է եռակի: 72 ժամ կուլտուրայից հետո բույսերի հյուսվածքները դիտարկվել և վերլուծվել են սկանավորող էլեկտրոնային մանրադիտակի (SEM) միջոցով: Հակիրճ ասած, բույսերի հյուսվածքները ֆիքսվել են 2.5% (v/v) գլուտարալդեհիդ պարունակող ֆոսֆատային բուֆերում և ջրազրկվել են մի շարք էթանոլային լուծույթներով: Ածխաթթու գազով կրիտիկական կետում չորացնելուց հետո նմուշները պատվել են ոսկով և վերջապես ուսումնասիրվել են սկանավորող էլեկտրոնային մանրադիտակի միջոցով:15
Հրապարակման ժամանակը. Դեկտեմբերի 15-2025