July 30, 2018

Pemupukan Dapat Meningkatkan Kerentanan Penyakit

KUTULIS INFO - Sebuah studi baru tentang peran komunitas mikroba bermain di daun tanaman menunjukkan bahwa pemupukan tanaman dapat membuat mereka lebih rentan terhadap penyakit.

Para ahli biologi UC Berkeley menemukan bahwa menyemprot tomat dengan mikroba dari tomat yang sehat melindungi mereka dari bakteri penyebab penyakit, tetapi pemupukan tomat sebelumnya menegasikan perlindungan, yang menyebabkan peningkatan populasi mikroba patogen pada daun tanaman.

Baca juga : Mengapa perimenopause menyebabkan nyeri ovarium?

Sementara para peneliti belum tahu apakah peningkatan jumlah bakteri jahat pada daun benar-benar membuat tomat sakit, penelitian ini jelas menunjukkan bahwa pupuk membuat komunitas mikroba pada daun tidak seimbang. Itu berpotensi memungkinkan organisme penyebab penyakit memasuki pabrik.

Pemupukan Dapat Meningkatkan Kerentanan Penyakit

“Ketika kita mengubah lingkungan nutrisi yang ditumbuhi tanaman, kita secara mendasar mengubah interaksi tanaman-mikrobioma dan juga, yang penting, perlindungan mikrobiom-mediasi interaksi tanaman / mikroba alami,” kata penulis senior Britt Koskella, asisten profesor UC Berkeley biologi integratif.


Efek pupuk bukan satu-satunya kejutan dari penelitian, kata Koskella. Dia dan rekan penulis Maureen Berg, seorang mahasiswa pascasarjana, sedang menyelidiki bagaimana kepadatan komunitas mikroba pada daun mempengaruhi ketahanan tanaman terhadap penyakit dan menemukan bahwa dosis mikro mikroba yang lebih rendah yang disemprotkan pada daun seringkali lebih efektif dalam melindungi tanaman dari infeksi daripada dosis yang lebih tinggi. Berg menyemprotkan daun dengan komunitas mikroba buatan yang terdiri dari 12 spesies bakteri yang diambil dari microbiome alami tomat yang sehat.


"Kami menemukan bahwa komunitas yang paling protektif adalah yang paling encer, yang paling terkonsentrasi, dosis terendah," katanya. “Ini benar-benar tidak intuitif. Dosis sedang memberi perlindungan sedang dan dosis tertinggi adalah yang paling tidak protektif. ”

Probiotik untuk tanaman


Alasannya tidak jelas, tetapi temuan ini penting karena petani organik berbicara tentang penyemprotan tanaman dengan probiotik untuk mendorong pertumbuhan yang lebih baik dan perlindungan penyakit, dengan cara yang sama seperti manusia mengkonsumsi probiotik yang mengandung mikroba “baik” dengan harapan meningkatkan kesehatan mereka.


“Fakta bahwa kami melihat efek perlindungan dosis rendah / lebih tinggi ini menunjukkan bahwa tidak sesederhana seperti hanya membuang lebih banyak mikroba,” kata Koskella. "Ada banyak pekerjaan yang harus dilakukan untuk memahami bagaimana menerapkan probiotik tanaman."


Dia dan Berg akan melaporkan temuan mereka dalam edisi cetak 6 Agustus jurnal Current Biology; artikel akan diposting online 26 Juli.


Koskella berfokus pada mikrobiom di atas tanah tanaman, atau phyllosphere, komunitas yang kurang dipahami dibandingkan dengan mikrobiom di bawah tanah yang dipelajari dengan baik yang terkait dengan akar tanaman, rhizosfer. Para peneliti menemukan aktivitas tak terduga dalam mikroba phyllosphere, termasuk bahwa beberapa bakteri memperbaiki nitrogen dari udara seperti bakteri yang berasosiasi dengan akar. Banyak penelitian telah menunjukkan bahwa komunitas mikroba di akar dapat meningkatkan serapan, pertumbuhan dan ketahanan tanaman terhadap penyakit, dan Koskella sedang menyelidiki apakah ini juga berlaku untuk mikrobiom di atas tanah.


Eksperimennya relevan dengan masalah memperlakukan tanaman dengan probiotik, dan dapat membantu menjawab pertanyaan seperti: Apa campuran yang tepat dari bakteri untuk tanaman tertentu? Apa cara terbaik untuk menerapkan campuran yang tepat ini?


Untuk menyelidiki pertanyaan-pertanyaan ini, Koskella dan Berg mulai dengan mengambil sampel mikroba daun alami dari tomat sehat yang ditanam di lahan terbuka di UC Davis.


Mereka kemudian menyemprotkan campuran itu pada tanaman tomat steril di kamar-kamar pertumbuhan di UC Berkeley dan, satu minggu kemudian, menyuntikkan daun dengan bakteri Pseudomonas syringae, yang menyebabkan bintik tomat, masalah utama yang diobati dengan pestisida. Komunitas mikroba baru pada tomat memang, pada kenyataannya, melindungi tanaman dari kolonisasi oleh patogen, meskipun komunitas mikroba yang diperoleh dari beberapa ladang tomat bekerja lebih baik daripada mikrobiom dari bidang lain.


"Komunitas mikroba phyllosphere ini, sangat mirip dengan kulit kita sendiri, adalah garis pertahanan pertama terhadap penyakit, jadi kita diharapkan untuk melihat perlindungan, meskipun kita tidak tahu pasti," kata Koskella.

Komunitas mikroba buatan


Anehnya, ketika mereka memvariasikan konsentrasi mikroba yang disemprotkan pada daun, mereka menemukan bahwa dalam banyak kasus dosis rendah bekerja lebih baik daripada dosis tinggi.


Untuk mencari tahu mengapa, mereka membangun komunitas mikroba buatan yang terdiri dari 12 spesies yang ditemukan di tumbuhan alami - pada dasarnya, 12 spesies yang tumbuh paling baik dalam budaya. Ketika mereka menyemprotkan berbagai dosis komunitas sintetis pada tomat, mereka mendapat hasil yang sama: rendah, dosis yang diencerkan lebih protektif terhadap Pseudomonas daripada dosis tinggi yang terkonsentrasi.


Berg mengulangi percobaan untuk mengkonfirmasi temuan yang membingungkan, tetapi selama satu percobaan berikutnya dia memutuskan untuk menyuburkan tanaman yang terkulai terlebih dahulu. Dalam percobaan itu, tidak ada dosis mikrobiom yang melindungi terhadap Pseudomonas. Ketika mereka mengulangi percobaan dengan dan tanpa pembuahan, mereka menegaskan bahwa aplikasi pupuk menghapus efek perlindungan yang sebelumnya diamati.


Dalam setiap percobaan, mereka menilai perlindungan terhadap patogen dengan merekam populasi relatif Pseudomonas dibandingkan dengan mikroba lain yang paling menguntungkan, karena mikrobioma yang sehat harus secara efektif bersaing dengan patogen dan menjatuhkannya ke tingkat rendah.


Koskella memiliki kecurigaan tentang mengapa pupuk mengubah mikrobioma, di antara mereka kemungkinan bahwa nutrisi membuat daun sehat, yang membuat semua mikroba senang dan meniadakan kebutuhan mikroba yang baik untuk bersaing dengan mikroba jahat. Dia dan kelompoknya sekarang mengejar percobaan untuk menguji hipotesis itu.


Mereka masih tidak tahu mengapa pengobatan probiotik dengan dosis rendah bekerja lebih baik daripada dosis tinggi, tetapi berharap bahwa penelitian masa depan dapat memecahkan misteri ini dan membantu memandu penerapan probiotik yang sesuai di bidang pertanian.


Namun demikian, Koskella dan Berg mengatakan, dampak pupuk pada mikrobiome daun dan batang harus menyebabkan ahli biologi untuk mengeksplorasi efek pupuk pada microbiome akar juga, dan pada kesehatan umum tanaman.


"Kami telah memupuk tanaman begitu lama akan mengejutkan saya jika kami belum melihat konsekuensi pemupukan jangka panjang tentang bagaimana tanaman berinteraksi dengan mikroba mereka," katanya. “Ada banyak penelitian yang menunjukkan tanaman yang dibudidayakan cenderung memiliki komunitas mikroba yang sangat berbeda dibandingkan dengan kerabat liar mereka.”

Pertanyaan besarnya adalah, apakah itu memengaruhi kesehatan keseluruhan pabrik, dan mengapa?

Baca juga : Mengapa urin saya berbau seperti belerang?

Koskella adalah salah satu pemimpin dari inisiatif bersama baru UC Berkeley dan Berkeley Lab untuk menempatkan penelitian mikrobiom pada fondasi ilmiah yang lebih kuat, menekankan percobaan yang dapat direproduksi dan teori yang dapat diuji dan memanfaatkan keahlian kampus dalam ekologi, evolusi, ilmu lingkungan, interaksi antara patogen dan tuan rumah mereka, ilmu data dan teknologi genomik mutakhir.

Artikel ini telah dipublikasikan ulang dari materi yang disediakan oleh University of California - Berkeley . Catatan: materi mungkin telah diedit untuk panjang dan konten. Untuk informasi lebih lanjut, silakan hubungi sumber yang dikutip.
Advertisement

No comments:

Post a Comment