Shkencëtarët zbulojnë një hormon bimor që nxit rritjen me 30%

Shkencëtarët nga NUS dhe Qendra e Singaporit për Inxhinierinë e Shkencave të Jetës Mjedisore (SCELSE) kanë zbuluar një nga mjetet më të fuqishme të natyrës në një arsenal për të luftuar sfidat e sotme bujqësore: agro-mikrobikët – ose agro-kimikatet me origjinë natyrore – që mund të rrisin sinergjinë midis kulturat dhe mikrobet, dhe në fund të përmirësojnë rendimentin dhe produktivitetin e të korrave.

Në një studim pesë-vjeçar që filloi në vitin 2018, shkencëtarët zbuluan se një hormon i mirënjohur mbrojtës i lëshuar zakonisht nga bimët mbi tokë gjatë periudhave të stresit – një përbërës organik i paqëndrueshëm (VOC) i njohur si metil jasmonat (MeJA) – zotëronte deri tani një funksion i panjohur. Ata zbuluan se MeJa shërbeu si një gjuhë e përbashkët, ndoshta sekrete, që lejon një bimë të komunikojë me shtresat përreth të mikroorganizmave të ngulitur në tokë.

Ekipi hulumtues ka bërë tre zbulime të rëndësishme:

Duke përdorur një sistem ajri të krijuar posaçërisht, shkencëtarët kanë gjetur, për herë të parë, se MeJA lëshohet nën tokë nga rrënjët e bimëve në një formë të paqëndrueshme;
Prania e MeJA të paqëndrueshme nxit dhe rrit formimin e biofilmave në bakteret e vendosura në një distancë nga rrënjët e bimës; dhe
Këto baktere në biofilm lëshojnë një grup të ndryshëm përbërjesh të paqëndrueshme që mund të nxisin rritjen e bimëve deri në 30%.
Gjetjet u detajuan në punimin e titulluar “Metil jasmonati i paqëndrueshëm nga rrënjët sinjalizon formimin e biofilmave të dobishëm për bujtësin nga mikrobioma e tokës”, i cili u botua në revistën Nature Chemical Biology më 13 nëntor 2023.

Profesor i asociuar Sanjay Swarup, i cili është një hetues kryesor në Qendrën Kërkimore për Bujqësinë e Qëndrueshme Urbane (SUrF) nën Fakultetin e Shkencave NUS dhe një Zëvendës Drejtor Kërkimor në SCELSE, tha: “Ndikimi i këtij zbulimi është i shumëfishtë dhe kyç për bujqësinë e qëndrueshme. Përdorimi i këtyre mikrobeve bujqësore jo vetëm që do të rrisë produktivitetin e të korrave, por gjithashtu do të zvogëlojë nevojën për inpute sintetike dhe do të zbusë ndikimin mjedisor të praktikave moderne bujqësore.”

Pasi zbuloi mënyrën e komunikimit të natyrës midis bimëve dhe mikrobeve të dobishme, ekipi hulumtues ka paraqitur një patentë për përdorimin e këtij aplikacioni të ri për ta përmirësuar atë për të përmirësuar elasticitetin dhe produktivitetin e sistemeve bujqësore. Rezultati i kësaj mund të jetë një gjeneratë e re e agro-kimikateve ose kimikateve të strukturuara nga natyra, të cilat mund të përdoren për të rritur përfitimet për bimët.

Ndërsa popullsia e botës parashikohet të arrijë në 10 miliardë deri në vitin 2050, sigurimi i sigurisë ushqimore për banorët e saj është bërë një nga sfidat më të ngutshme të këtij shekulli. Singapori, për shembull, ka vendosur një objektiv “30 x 30” – të jetë në gjendje të prodhojë 30% të nevojave tona ushqyese deri në vitin 2030.

Për të arritur këto qëllime, produktiviteti bujqësor duhet urgjentisht të përballet me efektet e ndryshimeve klimatike, degradimit të tokës dhe ngjarjeve gjithnjë e më të paparashikueshme të motit. Agro-mikrobikët—dhe agrokimikatet me bazë në natyrë—po shfaqen tani si një strategji premtuese për bujqësi të qëndrueshme.

Agro-mikrobikët përfshijnë komunitetet mikrobike të lidhura me të korrat dhe shërbejnë për funksione kritike të nxitjes së rritjes së bimëve, parandalimit të sëmundjeve dhe fiksimit të azotit. Ato ndihmojnë gjithashtu për të mbajtur tokën pjellore duke zbërthyer lëndën organike , duke ricikluar lëndët ushqyese dhe duke krijuar humus për të mbajtur lagështinë. Komunitete të ndryshme të agro-mikrobikëve mund të gjenden brenda biofilmave, ku ato janë të ngulitura në një matricë të prodhuar vetë.

MeJA VOC aromatike mund të ndikojë në mikrobet nga një distancë. Kjo nxjerr në pah faktin se sinjali mund të shtrihet përtej rizosferës së menjëhershme të bimës (kamarja që rrethon rrënjët e bimëve ku molekulat e tretshme dhe të paqëndrueshme lehtësojnë komunikimin midis bimëve dhe mikrobiotës shoqëruese).

Autori i parë i përbashkët i gazetës, Dr. Omkar Kulkarni, i cili tani është një shkencëtar kërkimor në laboratorin e përbashkët L’Oréal-SCELSE, tha: “Bimët nuk mund të flasin si ne, por ato kanë mënyrat e tyre elegante për të biseduar në distanca të gjata. Kjo Zbulimi emocionues jo vetëm që do të sjellë njohuri themelore në lidhje me ndërveprimet bimore-mikrobe, por gjithashtu do të hapë rrugën për agrokimikat me bazë në natyrë.” Dr. Kulkarni e kreu këtë hulumtim si pjesë e doktoraturës së tij. punon në Departamentin e Shkencave Biologjike të Fakultetit të Shkencave NUS.

Dr. Mrinmoy Mazumder, një studiues i NUS në SCELSE dhe autor i parë i përbashkët i punimit, shtoi: “Komunikimi i ndërmjetësuar nga VOC midis bimëve dhe mikrobeve në rizosferë përfshin distancën, duke orkestruar bashkëpunimin harmonik të natyrës. Ky zbulim ka një rëndësi themelore dhe përkthimore për komuniteti shkencor, duke ofruar mundësi për të gërmuar në njohuritë mekanike dhe për të zhvilluar zgjidhje të përshtatura për menaxhimin e stresit në varietete të ndryshme kulturash.”