Αυτή η μελέτη καταδεικνύει ότι ο συμβιωτικός μύκητας ριζόσφαιρας *Kosakonia oryziphila* NP19 που απομονώθηκε από τις ρίζες του ρυζιού είναι ένα πολλά υποσχόμενο βιοφυτοκτόνο που προάγει την ανάπτυξη των φυτών και βιοφυτοκτόνο για τον έλεγχο της βλάστησης του ρυζιού που προκαλείται από το *Pyricularia oryzae*. Πειράματα in vitro διεξήχθησαν σε φρέσκα φύλλα σπορόφυτων ρυζιού γιασεμιού της ποικιλίας Khao Dawk Mali 105 (KDML105). Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι το NP19 ανέστειλε αποτελεσματικά τη βλάστηση των κονιδίων *Pyricularia oryzae*. Η μόλυνση με *Pyricularia oryzae* ανεστάλη υπό τρεις διαφορετικές συνθήκες επεξεργασίας: πρώτον, το ρύζι αποικίστηκε με NP19 και εμβολιάστηκε με κονίδια *Pyricularia oryzae*. δεύτερον, ένα μείγμα NP19 και κονιδίων *Pyricularia oryzae* εφαρμόστηκε στα φύλλα.
Το βακτήριο της ριζόσφαιρας *Kosakonia oryziphila* NP1914Απομονώθηκε από ρίζες ρυζιού (*Oryza sativa* L. cv. RD6). Το *Kosakonia oryziphila* NP19 έχει ιδιότητες που προάγουν την ανάπτυξη των φυτών, όπως η δέσμευση αζώτου, η παραγωγή ινδολοοξικού οξέος (IAA) και η διαλυτοποίηση φωσφορικών. Είναι ενδιαφέρον ότι το *Kosakonia oryziphila* NP19 παράγει χιτινάση.14.Η εφαρμογή του NP19 του *Kosakonia oryziphila* σε σπόρους ρυζιού KDML105 βελτίωσε την επιβίωση του ρυζιού μετά από μόλυνση από βλάστηση ρυζιού. Στόχος της παρούσας μελέτης είναι (i) να διευκρινιστεί ο ανασταλτικός μηχανισμός του NP19 του *Kosakonia oryziphila* έναντι της βλάστησης ρυζιού και (ii) να διερευνηθεί η επίδραση του NP19 του *Kosakonia oryziphila* στον έλεγχο της βλάστησης ρυζιού.
Τα θρεπτικά συστατικά παίζουν κρίσιμο ρόλο στην ανάπτυξη και την εξέλιξη των φυτών, λειτουργώντας ως παράγοντες που ελέγχουν διάφορες μικροβιακές ασθένειες. Η ανόργανη διατροφή ενός φυτού καθορίζει την αντοχή του στις ασθένειες, τα μορφολογικά ή ιστικά χαρακτηριστικά και την λοιμογόνο δράση, ή την ικανότητά του να επιβιώνει έναντι παθογόνων. Ο φώσφορος μπορεί να επιβραδύνει την ανάπτυξη και να μειώσει τη σοβαρότητα της έξαρσης του ρυζιού αυξάνοντας τη σύνθεση φαινολικών ενώσεων. Το κάλιο γενικά μειώνει τη συχνότητα εμφάνισης πολλών ασθενειών του ρυζιού, όπως η έξαρση του ρυζιού, η βακτηριακή κηλίδωση των φύλλων, η κηλίδωση του ελύτρου των φύλλων, η σήψη του στελέχους και η κηλίδωση των φύλλων. Μια μελέτη του Perrenoud έδειξε ότι τα λιπάσματα υψηλής περιεκτικότητας σε κάλιο μπορούν επίσης να μειώσουν τη συχνότητα εμφάνισης μυκητιασικών ασθενειών του ρυζιού και να αυξήσουν την απόδοση. Πολυάριθμες μελέτες έχουν δείξει ότι τα λιπάσματα θείου μπορούν να βελτιώσουν την ανθεκτικότητα των καλλιεργειών σε μυκητιακούς παθογόνους παράγοντες.27Η περίσσεια μαγνησίου (ένα συστατικό της χλωροφύλλης) μπορεί να οδηγήσει σε έκρηξη ρυζιού.21Ο ψευδάργυρος μπορεί να σκοτώσει άμεσα παθογόνα, μειώνοντας έτσι τη σοβαρότητα της νόσου.22Οι δοκιμές πεδίου έδειξαν ότι παρόλο που οι συγκεντρώσεις φωσφόρου, καλίου, θείου και ψευδαργύρου στο έδαφος του αγρού ήταν υψηλότερες από ό,τι στο πείραμα σε γλάστρα, η εξάπλωση του ρυζιού εξαπλώθηκε στα φύλλα του ρυζιού. Τα θρεπτικά συστατικά του εδάφους μπορεί να μην είναι πολύ αποτελεσματικά στον έλεγχο της εξάπλωσης του ρυζιού, καθώς η σχετική υγρασία και η θερμοκρασία είναι δυσμενείς για ισχυρή προσβολή από παθογόνα.
Σε δοκιμές πεδίου, ανιχνεύθηκαν Stenotrophomonas maltophilia, P. dispersa, Xanthomonas sacchari, Burkholderia multivorans, Burkholderia diffusa, Burkholderia vietnamiensis και C. gleum σε όλες τις θεραπείες. Η Stenotrophomonas maltophilia έχει απομονωθεί από τη ριζόσφαιρα σιταριού, βρώμης, αγγουριού, καλαμποκιού και πατάτας και έχει δείξει βιοέλεγχο.δραστηριότητακατά του Colletotrichum nymphaeae.28 Επιπλέον, έχει αναφερθεί ότι το P. dispersa είναι αποτελεσματικό κατά του μαύρουσήψηγλυκοπατάτα.29 Επιπλέον, το στέλεχος R1 του Xanthomonas sacchari έχει δείξει ανταγωνιστική δράση έναντι της σήψης ρυζιού και της σήψης από πανίκλες που προκαλούνται από το Burkholderia.glumae.30Το Burkholderia oryzae NP19 μπορεί να δημιουργήσει μια συμβιωτική σχέση με τον ιστό του ρυζιού κατά τη βλάστηση και να γίνει ένας ενδημικός συμβιωτικός μύκητας για ορισμένες ποικιλίες ρυζιού. Ενώ άλλα βακτήρια του εδάφους μπορούν να αποικίσουν το ρύζι μετά τη μεταφύτευση, ο μύκητας βλαστών NP19, μόλις αποικιστεί, επηρεάζει πολλαπλούς παράγοντες στον αμυντικό μηχανισμό του ρυζιού έναντι αυτής της ασθένειας. Το NP19 όχι μόνο καταστέλλει την ανάπτυξη του P. oryzae κατά περισσότερο από 50% (βλ. Συμπληρωματικό Πίνακα S1 στο ηλεκτρονικό παράρτημα), αλλά μειώνει επίσης τον αριθμό των βλαβών βλαστών στα φύλλα και αυξάνει την απόδοση του ρυζιού που έχει εμβολιαστεί ή αποικιστεί με NP19 (RBf, RFf-B και RBFf-B) σε δοκιμές πεδίου (Σχήμα S3).
Ο μύκητας Pyricularia oryzae, ο οποίος προκαλεί την εμφάνιση λοιμώξεων στα φυτά, είναι ένας ημιτροφικός μύκητας που απαιτεί θρεπτικά συστατικά από το φυτό ξενιστή κατά τη διάρκεια της μόλυνσης. Τα φυτά παράγουν δραστικά είδη οξυγόνου (ROS) για την καταστολή της μυκητιασικής λοίμωξης. Ωστόσο, ο Pyricularia oryzae χρησιμοποιεί μια ποικιλία στρατηγικών για την αντιμετώπιση των ROS που παράγονται από τον ξενιστή.31Οι υπεροξειδάσες φαίνεται να παίζουν ρόλο στην αντοχή των παθογόνων, συμπεριλαμβανομένης της διασύνδεσης πρωτεϊνών του κυτταρικού τοιχώματος, της πάχυνσης των τοιχωμάτων του ξυλώματος, της παραγωγής ROS και της εξουδετέρωσης του υπεροξειδίου του υδρογόνου.32Τα αντιοξειδωτικά ένζυμα μπορούν να χρησιμεύσουν ως ένα ειδικό σύστημα δέσμευσης ROS. Μέσω των αντιοξειδωτικών τους ιδιοτήτων, η υπεροξειδική δισμουτάση (SOD) και η υπεροξειδάση (POD) βοηθούν στην έναρξη αμυντικών αποκρίσεων, με την SOD να χρησιμεύει ως η πρώτη γραμμή άμυνας.33Στο ρύζι, η δράση της φυτικής υπεροξειδάσης επάγεται μετά από μόλυνση με φυτοπαθογόνα όπως τα *Pyricularia oryzae* και *Xanthomonas oryzae pv. Oryzae*.32Σε αυτή τη μελέτη, η δραστικότητα της υπεροξειδάσης αυξήθηκε σε ρύζι που είχε αποικιστεί ή/και είχε εμβολιαστεί με το *Magnaporthe oryzae* NP19. Ωστόσο, το *Magnaporthe oryzae* δεν επηρέασε τη δραστικότητα της υπεροξειδάσης. Η υπεροξειδική δισμουτάση (SOD), ως συνθάση H₂O₂, καταλύει την αναγωγή του O₂⁻ σε H₂O₂. Το SOD παίζει κρίσιμο ρόλο στην αντοχή των φυτών σε διάφορες καταπονήσεις, εξισορροπώντας τη συγκέντρωση H₂O₂ μέσα στο φυτό, ενισχύοντας έτσι την ανοχή των φυτών σε διάφορες καταπονήσεις³⁴. Σε αυτή τη μελέτη, στο πείραμα γλάστρας, 30 ημέρες μετά τον εμβολιασμό με *Magnaporthe oryzae* (30 DAT), οι δραστικότητες SOD στις ομάδες RF και RBF ήταν 121,9% και 104,5% υψηλότερες από εκείνες στην ομάδα R, αντίστοιχα, υποδεικνύοντας μια απόκριση SOD στη μόλυνση με *Magnaporthe oryzae*. Τόσο στα πειράματα σε γλάστρα όσο και σε αγρό, οι δραστηριότητες SOD στο ρύζι που είχε εμβολιαστεί με *Magnaporthe oryzae* NP19 ήταν 67,7% και 28,8% υψηλότερες από εκείνες στο μη εμβολιασμένο ρύζι 30 ημέρες μετά τον εμβολιασμό, αντίστοιχα. Οι βιοχημικές αποκρίσεις των φυτών επηρεάζονται από το περιβάλλον, την πηγή στρες και τον τύπο του φυτού³⁵. Οι δραστηριότητες των αντιοξειδωτικών ενζύμων των φυτών επηρεάζονται άμεσα από περιβαλλοντικούς παράγοντες, οι οποίοι με τη σειρά τους επηρεάζουν τις δραστηριότητες των αντιοξειδωτικών ενζύμων των φυτών μεταβάλλοντας τη μικροβιακή κοινότητα των φυτών.
Ο μύκητας της νόσου των βλαστών ρυζιού (Kosakonia oryziphila NP19, αριθμός πρόσβασης NCBI PP861312) που χρησιμοποιήθηκε σε αυτή τη μελέτη ήταν το στέλεχος13απομονώθηκε από τις ρίζες της ποικιλίας ρυζιού RD6 στην επαρχία Nakhon Phanom της Ταϊλάνδης (16° 59′ 42,9″ N 104° 22′ 17,9″ E). Αυτό το στέλεχος καλλιεργήθηκε σε θρεπτικό ζωμό (NB) στους 30°C και στις 150 στροφές/λεπτό για 18 ώρες. Για τον υπολογισμό της βακτηριακής συγκέντρωσης, μετρήθηκε η απορρόφηση του βακτηριακού εναιωρήματος στα 600 nm. Η συγκέντρωση του βακτηριακού εναιωρήματος προσαρμόστηκε σε10⁶CFU/mL με στείρο απιονισμένο νερό (dH₂O). Ο μύκητας Pyricularia oryzae εμβολιάστηκε σημειακά σε άγαρ δεξτρόζης πατάτας (PDA) και επωάστηκε στους 25°C για 7 ημέρες. Το μυκητιασικό μυκήλιο μεταφέρθηκε σε μέσο άγαρ πίτουρου ρυζιού (2% (w/v) πίτουρο ρυζιού, 0,5% (w/v) σακχαρόζη και 2% (w/v) άγαρ διαλυμένο σε απιονισμένο νερό, pH 7) και επωάστηκε στους 25°C για 7 ημέρες. Ένα αποστειρωμένο φύλλο μιας ευαίσθητης ποικιλίας ρυζιού (KDML105) τοποθετήθηκε στο μυκήλιο για την επαγωγή κονιδίων και επωάστηκε στους 25°C για 5 ημέρες υπό συνδυασμένο υπεριώδες και λευκό φως. Τα κονίδια συλλέχθηκαν σκουπίζοντας απαλά το μυκήλιο και την επιφάνεια του μολυσμένου φύλλου με 10 ml αποστειρωμένου διαλύματος Tween 20 0,025% (v/v). Το μυκητιακό διάλυμα διηθήθηκε μέσω οκτώ στρώσεων τουλπάνι για την αφαίρεση του μυκηλίου, του άγαρ και των φύλλων ρυζιού. Η συγκέντρωση κονιδίων στο εναιώρημα ρυθμίστηκε σε 5 × 10⁵ κονίδια/ml για περαιτέρω ανάλυση.
Φρέσκες καλλιέργειες κυττάρων Kosakonia oryziphila NP19 παρασκευάστηκαν με καλλιέργεια σε μέσο NB στους 37 °C για 24 ώρες. Μετά από φυγοκέντρηση (3047 × g, 10 λεπτά), το κυτταρικό ίζημα συλλέχθηκε, πλύθηκε δύο φορές με φυσιολογικό ορό ρυθμισμένο με φωσφορικά 10 mM (PBS, pH 7,2) και επαναιωρήθηκε στο ίδιο ρυθμιστικό διάλυμα. Η οπτική πυκνότητα του κυτταρικού εναιωρήματος μετρήθηκε στα 600 nm, λαμβάνοντας τιμή περίπου 1,0 (ισοδύναμη με 1,0 × 10⁷ CFU/μl που προσδιορίστηκε με επίστρωση σε πλάκες θρεπτικού άγαρ). Κονίδια του P. oryzae ελήφθησαν με εναιώρηση σε διάλυμα PBS και καταμέτρηση χρησιμοποιώντας αιμοκυτταρόμετρο. Εναιωρήματα των *K. oryziphila* NP19 και *P. Για τα πειράματα επιχρίσματος φύλλων, παρασκευάστηκαν κονίδια K. oryziphila* σε φρέσκα φύλλα ρυζιού σε συγκεντρώσεις 1,0 × 10⁷ CFU/μL και 5,0 × 10² κονίδια/μL, αντίστοιχα. Η μέθοδος παρασκευής δείγματος ρυζιού ήταν η εξής: Φύλλα μήκους 5 cm από σπορόφυτα ρυζιού κόπηκαν και τοποθετήθηκαν σε τρυβλία Petri επενδεδυμένα με υγρανθέν απορροφητικό χαρτί. Ορίστηκαν πέντε ομάδες επεξεργασίας: (i) R: φύλλα ρυζιού χωρίς βακτηριακό εμβολιασμό ως έλεγχος, συμπληρωμένα με διάλυμα Tween 20 0,025% (v/v). (ii) RB + F: ρύζι εμβολιασμένο με K. oryziphila NP19, συμπληρωμένο με 2 μL εναιωρήματος κονιδίων του μύκητα που προκαλεί την έκρηξη ρυζιού. (iii) R + BF: Ρύζι στην ομάδα R συμπληρωμένο με 4 μl μείγματος εναιωρήματος κονιδίων μυκήτων έκρηξης και K. oryziphila NP19 (αναλογία όγκου 1:1). (iv) R + F: Ρύζι στην ομάδα R συμπληρωμένο με 2 μl εναιωρήματος κονιδίων βλαστικών μυκήτων· (v) RF + B: Ρύζι στην ομάδα R συμπληρωμένο με 2 μl εναιωρήματος κονιδίων βλαστικών μυκήτων επωάστηκε για 30 ώρες και στη συνέχεια προστέθηκαν 2 μl K. oryziphila NP19 στο ίδιο σημείο. Όλα τα τρυβλία Petri επωάστηκαν στους 25°C στο σκοτάδι για 30 ώρες και στη συνέχεια τοποθετήθηκαν υπό συνεχές φως. Κάθε ομάδα σχηματίστηκε εις τριπλούν. Μετά από 72 ώρες καλλιέργειας, οι φυτικοί ιστοί παρατηρήθηκαν και αναλύθηκαν με ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης (SEM). Εν συντομία, οι φυτικοί ιστοί σταθεροποιήθηκαν σε ρυθμιστικό διάλυμα φωσφορικών που περιείχε 2,5% (v/v) γλουταραλδεΰδη και αφυδατώθηκαν μέσω μιας σειράς διαλυμάτων αιθανόλης. Μετά από ξήρανση σε κρίσιμο σημείο με διοξείδιο του άνθρακα, τα δείγματα επικαλύφθηκαν με χρυσό με ψεκασμό και τελικά εξετάστηκαν χρησιμοποιώντας ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης.15
Ώρα δημοσίευσης: 15 Δεκεμβρίου 2025