Однако, прежде чем предварительная обработка непатогенными микроорганизмами может стать стандартной сельскохозяйственной технологией, ученым нужен способ проверки микроорганизмов на способность стимулировать иммунную систему растений без вреда для растений. В настоящее время не существует простого метода оценки способности микроорганизмов активировать иммунную систему растений. Обычные методы включают использование целых растений и микроорганизмов, и это неизбежно делает традиционный скрининг трудоемким и дорогостоящим делом.
Чтобы решить эту проблему, доцент Тошики Фуруя и профессор Казуюки Кучицу из Токийского научного университета и их коллеги решили разработать стратегию скрининга с участием культивируемых растительных клеток. Описание их метода опубликовано в статье, недавно опубликованной в Scientific Reports.
Первый шаг в этой стратегии скрининга включает инкубацию микроорганизма-кандидата вместе с клетками BY-2, которые представляют собой клетки растений табака, известные своей быстрой и стабильной скоростью роста.
Следующим шагом является обработка клеток BY-2 криптогеином, который представляет собой белок, секретируемый грибоподобными патогенными микроорганизмами, которые могут вызывать иммунные ответы у растений табака. Ключевой частью иммунных ответов, индуцированных криптогеином, является производство класса химических веществ, называемых реактивными формами кислорода (АФК), и ученые могут легко измерить индуцированное криптогеином производство АФК и использовать его в качестве показателя для оценки воздействия непатогенных микроорганизмов. Проще говоря, эффективный агент предварительной обработки увеличит уровень продукции АФК в клетках BY-2 (i.е., заставляют клетки проявлять более сильную активацию иммунной системы) в ответ на воздействие криптогеина.
Чтобы проверить осуществимость своей стратегии скрининга, д-р. Фуруя и его коллеги использовали эту стратегию на 29 штаммах бактерий, выделенных из внутренней части японского горчичного шпината (Brassica rapa var. perviridis), и они обнаружили, что 8 штаммов усиливали индуцированную криптогеином продукцию АФК. Затем они дополнительно протестировали эти 8 штаммов, применив их к кончикам корней проростков из рода Arabidopsis, который содержит виды, обычно используемые в качестве модельных организмов для изучения биологии растений.
Интересно, что 2 из 8 протестированных штаммов индуцировали устойчивость всего растения к бактериальным патогенам.
Основываясь на выводах, подтверждающих концепцию этих двух бактериальных штаммов, Dr. Фуруя с гордостью отмечает, что метод скрининга его команды «может упростить приобретение микроорганизмов, которые активируют иммунную систему растений.Когда его спросили, как он видит метод скрининга, влияющий на методы ведения сельского хозяйства, он объясняет, что ожидает, что система скрининга его команды «будет технологией, которая будет способствовать практическому применению и распространению микробных альтернатив химическим пестицидам."
Со временем новый метод скрининга, разработанный доктором.
Фуруя и его команда могут значительно упростить для ученых-растениеводов создание более экологичных методов ведения сельского хозяйства, основанных на защитных механизмах, которые сами растения развивались за миллионы лет.