Metale ciężkie nagromadzone na terenach poprzemysłowych stanowią ogromne wyzwanie dla wzrostu i rozwoju roślin. Dotychczas sądzono, że najlepszymi sprzymierzeńcami roślin w takich warunkach są mikroorganizmy pochodzące ze skażonych siedlisk, a więc już przystosowane do obecności metali. Najnowsze badania krakowskich naukowców przynoszą jednak zaskakujące wnioski.
Endofity nasion to bakterie i grzyby żyjące wewnątrz nasion, które towarzyszą roślinie od najwcześniejszych etapów jej rozwoju. Zespół naukowców z Małopolskiego Centrum Biotechnologii Uniwersytetu Jagiellońskiego oraz Instytutu Botaniki UJ pod kierunkiem dr. hab. inż. Rafała Ważnego, we współpracy z dr Agnieszką Domką z Instytutu Botaniki PAN w Krakowie, postanowił zbadać, jak toksyczność metali wpływa na te mikroorganizmy oraz jaką rolę odgrywają one w przystosowaniu roślin do życia na terenach poprzemysłowych.
Okazało się, że metale w różny sposób wpływają na bakterie i grzyby. Ich obecność drastycznie ogranicza różnorodność bakterii w nasionach i wyraźnie zmienia strukturę ich zbiorowisk. Co ciekawe, grzyby endofityczne wykazały znacznie wyższą oporność na działanie metali, a ich zbiorowiska pozostają niemal niezmienione. Efekty te są widoczne również w kolejnych pokoleniach roślin (tzw. transmisja pionowa).
Aby sprawdzić, czy pochodzenie mikroorganizmów rzeczywiście wpływa na tolerancję roślin na metale ciężkie, naukowcy stworzyli konsorcja mikroorganizmów z izolatów bakterii i grzybów uzyskanych z nasion roślin rosnących zarówno na terenach skażonych, jak i wolnych od zanieczyszczeń. Wynik był nieoczekiwany: to mikroorganizmy z obszarów niezanieczyszczonych metalami wyraźnie wspierały wzrost roślin narażonych na działanie metali ciężkich.
Dalsza analiza wykazała, że za ten efekt odpowiadały przede wszystkim grzyby endofityczne, a nie bakterie. Grzyby pochodzące z czystych siedlisk zwiększały biomasę roślin narażonych na metale ciężkie, podczas gdy te z terenów poprzemysłowych nie wykazywały takiego działania.
Dotychczas w biotechnologii i rolnictwie zakładano, że poszukując mikroorganizmów przydatnych w bioremediacji, czyli biologicznym wspomaganiu zagospodarowania i oczyszczania zanieczyszczonych gleb, należy szukać ich na terenach silnie skażonych. Wyniki najnowszych badań podważają to założenie. Sugerują bowiem, że długotrwała ekspozycja na metale ciężkie może osłabiać zdolność mikroorganizmów do wspierania wzrostu roślin. Kluczem do sukcesu okazują się prawdopodobnie wrodzone cechy poszczególnych szczepów, a nie ich wcześniejsza adaptacja do skażonego środowiska. Dlatego, poszukując skutecznych biostymulatorów i mikroorganizmów wspomagających wzrost roślin na terenach zdegradowanych, warto rozszerzyć poszukiwania również na „czyste”, naturalne siedliska. Zasiedlające je grzyby endofityczne bez wcześniejszej ekspozycji na metale ciężkie mogą okazać się szczególnie cennymi sprzymierzeńcami roślin.
Wyniki badań krakowskich naukowców opublikowano na łamach czasopisma „Microbiome”.
Łukasz Wspaniały, źródło: UJ