Mikrobiomtransplantationer giver sygdomsresistens i kritisk truede hawaiianske planter

Transplantation af vilde mikrober fra sunde relaterede planter kan gøre en indfødt hawaiiansk plante sundere og mere sandsynligt at overleve i naturen ifølge ny forskning fra The Amend Laboratory i University of Hawai'i ved Mānoa (UHM) Botany Department og O'ahu Army Natural Resources Program (OANRP). Professor Anthony Amend og postdoc-forsker Geoff Zahn brugte mikrober til at genoprette sundheden hos en kritisk truet hawaiiansk plante, indtil nu, var blevet drevet til udryddelse i naturen og overlevede kun i forvaltede drivhuse under store doser af svampemidler.

Planten, Phyllostegia kaalaensis , er i myntefamilien og voksede kun i Waianae-bjergkæden i West Oahu. Det er opført som kritisk truet, og fra 2002 til nu, har kun eksisteret i to drivhuse på O'ahu, en administreret af staten Hawai'i og en af ​​den amerikanske hær. De største trusler mod dens overlevelse i naturen er tab af levesteder, invasive dyr som grise og rotter, og sygdomme. Faktisk, en meldugsvamp gør så meget skade på disse skrøbelige planter, at selv i et drivhus, de kræver månedlige fungicidbehandlinger.

Et problem med denne fungicid-afhængighed er, at planter ikke er så forskellige fra mennesker eller andre dyr - når det kommer til deres helbred, alle planter og dyr er afhængige af en samling af gavnlige mikroorganismer. I planter, mikroberne, der lever i deres blade, stilke, og rødder, kaldes endofytter, og "gode" svampe udgør en vigtig del af dette konsortium. Endofytiske svampe er kendt for at hjælpe planter med at overleve tørke, få næringsstoffer og mineraler, samt bekæmpe infektioner. Faktisk, nogle af vores antibiotika og kræftlægemidler stammer fra disse endofytter. Men når planter sprøjtes med fungicider i et drivhus, det dræber ikke bare svampesygdomme, det dræber også de gavnlige endofytter.

Amend og Zahn ønskede at teste ideen om, hvorvidt det var muligt at anvende "probiotika til planter." De tog blade fra en nært beslægtet vild, den plante var sund og indeholdt en typisk blanding af endofytter, blendede dem til en smoothie og sprøjtede blandingen ud på bladene af P. kaalaensis for at se, om gavnlige mikrober kunne transplanteres fra en art til en anden. De underkastede derefter disse planter, sammen med en kontrolgruppe, til den dødelige meldug. Planterne, der modtog den mikrobielle spray, var i stand til at modstå sygdom, dem, der ikke modtog sprayen, døde snart. Ved at bruge DNA-stregkodesekventering til at identificere, hvilke arter der var inde i blade før, i løbet af, og efter sygdommen, Amend og Zahn bestemte den gavnlige svamp, der højst sandsynligt var ansvarlig for beskyttelse mod sygdom:gæren Pseudozyma aphidis. De behandlede planter klarede sig så godt, at de siden er blevet plantet ud i naturen, og repræsenterer nu den eneste vilde bestand af P. kaalaensis på planeten.

"Kraften ved denne tilgang ligger i dens enkelhed, " sagde Zahn. "Der er en hel del plantearter, der kun findes i "skærsilden" af forvaltede drivhuse, og bukker hurtigt under for sygdom, når de tages ud i naturen og væk fra deres almindelige svampedræbende behandlinger. At sprøjte disse planter med en opslæmning af gavnlige svampe én gang før udplantning kan øge deres chancer for at overleve i naturen."