Forskere udfører ny hvedemikrobiomanalyse under fire forvaltningsstrategier

Forskellige afgrødeforvaltningsstrategier kan have forskellige og mærkbare effekter på en afgrøde og dens udbytte. Men hvad er virkningerne på mikrobielt niveau ... ikke kun i rødderne, men hele planten?

Molekylærbiologerne Kristi Gdanetz og Frances Trail fra Michigan State University forsøgte at besvare det spørgsmål, udvikle en beskrivende analyse af hvedemikrobiomet under fire almindelige typer forvaltningsstrategier:konventionelle, ingen jordbearbejdning, økologisk, og reduceret kemikalietilførsel.

Deres analyse og data, for nylig offentliggjort i tidsskriftet med fuldt åben adgang Phytobiomer , er frit tilgængeligt for akademiske og industriforskere, der studerer plantemikrobiomer og deres rolle i at reducere sygdom eller øge afgrødeudbyttet.

Deres undersøgelse blev udført på en unik og ideel jordlod til at forske i virkningerne på mikrober forbundet med hvede under alle fire forvaltningsstrategier. De 24 1 hektar store forvaltningsparceller er tilfældigt spredt ud over en større mark, og hver grund er blevet forvaltet på samme måde som en del af en afgrødeskifte af hvede-majs-sojabønner i mere end 20 år på MSU Kellogg Biological Station, som er finansieret som en del af National Science Foundation Long Term Ecological Research Project.

På forskellige stadier i vækstsæsonen, Gdanetz og Trail indsamlede mere end 200 prøver af blade, stilke, og rødder fra hvede, der vokser i hver af de forskellige forvaltningsparceller. Prøverne blev derefter behandlet ved hjælp af high-throughput amplikon-sekventering for at identificere mikrobielle samfund. Mikrobielle kultursamlinger blev også udviklet fra prøverne, at give en værdifuld ressource til isolering og dyrkning af specifikke mikrobielle taxa.

Specifikke endofytter, eller mikroskopiske svampe, der lever inde i planterne, blev derefter isoleret fra prøverne og testet for biokontrolaktivitet mod Fusarium graminearum, et patogen kendt for at forårsage fusarium hovedskimmel, en økonomisk ødelæggende hvedesygdom. Denne del af arbejdet blev finansieret af Michigan Wheat Program.

"De fleste undersøgelser fokuserer kun på rødder og rhizosfæremikrober forbundet med planter, " sagde Gdanetz. "Men vi får hele tiden beviser for, at de overjordiske mikrobielle samfund har vigtige roller i plantesundheden."

Resultaterne tyder på, at mikrobielle samfund er stærkt påvirket af hvedeplantens organ og alder, og det kan også være påvirket af ledelsesstrategi.

"Manipulation af planteassocierede mikrober for at reducere sygdom eller forbedre afgrødeudbyttet kræver en grundig forståelse af interaktioner i phytobiomet, " sagde Gdanetz. "Vi leverede nogle grundlæggende data til folk til at generere syntetiske mikrobiomer til brug i eksperimentelle manipulationer."

"Vi vil også gerne se lignende undersøgelser udført på tværs af andre feltsteder i USA for at afgøre, om disse mønstre, vi observerede, vil holde, " sagde Gdanetz.