Fytobiom
En fytobiom består av en växt (fyto) belägen i dess specifika ekologiska område ( biom ), inklusive dess miljö och de tillhörande samhällen av organismer som bebor den. Dessa organismer inkluderar alla makro- och mikroorganismer som lever i, på eller runt växten inklusive bakterier , arkéer , svampar , protister , insekter , djur och andra växter . Miljön inkluderar marken , luften och klimatet . Exempel på ekologiska områden är åkrar, utmarker , skogar . Kunskap om interaktionerna inom en fytobiom kan användas för att skapa verktyg för jordbruk, växtodling , ökad hälsa, bevarande, produktivitet och hållbarhet för odling och skogssystem.
Signal
Mångfald
Det mikrobiella samhället inom fytobiomet är kanske en av de mest rika och mångsidiga mikrobiomen på jorden. Växter bildar associationer med miljarder organismer i alla livets rike. Nya metagenomiska och metatranskriptomiska tillvägagångssätt har gjort det möjligt för forskare att upptäcka nya taxonomiska arter som inte är lätta att odla i ett laboratorium.
Bakterie
Ny forskning har visat att kommunikation mellan rikena mellan organismer är avgörande för korrekt fytobiomfunktion. Det finns många fysikaliska och kemiska signaler såsom utsöndrade lipider, peptider och polysackarider som tillåter organismer att känna igen och interagera inom fytobiomet. Bakterier är kända för att producera kvorumavkännande molekyler såsom homoserinlaktoner, lipidliknande diffuserbara faktorer och signalpeptider som förmedlar växt-bakterieinteraktioner såsom kolonisering. Homoserinlaktoner har enligt uppgift producerats av ett stort antal bakterier som finns i rhizosfären . Växttillväxtfrämjande bakterier (PGPB) producerar ofta Nod-faktorer (nodulationsfaktorer) som initierar nodulbildning i växter. Förutom växt-bakteriella interaktioner utsöndrar bakterier ofta bakteriedödande eller svampdödande föreningar i fytobiomet för att minska den lokala konkurrensen om nischer och resurser. Dessutom attraheras organismer som livnär sig på bakterier, såsom vissa arter av alger och protister, till dessa små signalmolekyler.
fager
Bakteriofager spelar också en avgörande roll i fytobiomet genom interaktioner mellan rovdjur och bytesdjur . Bakteriofager använder signalpeptider såsom arbitrium för att förmedla initieringen av cellys och lysogeni i värdcellen.
Svampar
Svampar kommunicerar i fytobiomet genom kemisk signalering för att hjälpa till med sexuell reproduktion, sporulering , cell-till-cell-igenkänning och antibios ; dock har endast en bråkdel av dessa kemikalier studerats för deras funktion. Mykorrhizasvampar etablerar symbiotiska relationer med växter genom produktion av Myc-faktorer, eller kitooligosackarider som känns igen av receptorer i växten. Nematodfångande svampar använder ofta svampsignalmolekyler för att initiera morfogenes mot bytesdjur. Andra organismer kan störa svampsignalering, såsom växtproducerade oxylipiner som efterliknar svampsignalmolekyler och kan reglera svamputveckling eller minska virulens . Flera arter av bakterier, insekter och nematoder har alla rapporterats svara på svampsignalföreningar.
Nematoder
Mycket lite är känt om nematodkommunikation inom fytobiomet. Växtpatogena nematoder kommunicerar ofta genom produktion av feromoner. Växter kan upptäcka dessa föreningar och inducera försvarsvägar. Nematoder producerar också växthormoner såsom cytokininer som hjälper till att etablera association med växter.
Protister
Kanske ännu mindre är känt om protisters och viruss ekologiska roll i fytobiomet. Vissa amöborarter använder cykliska nukleotider eller peptidsignaler för att anpassa socialt beteende. Fytohormoner som produceras av algassocierade bakterier kan i hög grad påverka mikroalgpopulationer i marken. Närvaron av amöba kan också få bakterien P. fluorescens att producera anti-amöba toxiner.
Insekter
Insekter kommunicerar för att överföra information om yttre hot, social status, mattillgång och parning genom produktion av flyktiga feromoner , även kända som semiokemikalier . Detta har gjort feromoner till ett föremål för forskning sedan 1950-talet för olika tillämpningar inom jordbruket och insektsvektorsjukdomar som malaria . Växter kan ha djupgående effekter på insektsferomonproduktion. Rattlebox-växter producerar olika alkaloidföreningar som insekter använder som en prekursor för könsferomonsyntes. Många växtarter har utvecklat produktionen av flyktiga kemikalier som stör feromonsignalering, ofta genom hämning av korrekt luktneuronfunktion . Bakterier och svampar kan också producera flyktiga kemikalier som påverkar insekternas beteende.
Växter
Närvaron av växter och deras kommunikation med andra samhällsmedlemmar formar i grunden fytobiomet. Rotexsudat innehåller många sockerarter, aminosyror, polysackarider och sekundära metaboliter . Produktionen av dessa utsöndringar är starkt påverkad av miljöfaktorer och växtfysiologi och kan förändra samhällssammansättningen av rhizosfären och rhizoplanet . Utsöndringen av flavonoider hjälper till att rekrytera Rhizobia- bakterier som bildar en ömsesidig symbios med många växtarter. Rhizobia kan också känna igen andra växtföreningar som betainer, aldonsyror och jasmonsyra . Dessa signalmolekyler kan ha flera eller till och med motverkande effekter. Till exempel utlöser växtkutiner arbuskulär mykorrhizakolonisering och symbios men kan också kännas igen av växtpatogena oomyceter och utlösa patogenes . Växtflyktiga kemikalier lockar också till sig växtätare, pollinatörer och fröbärare.
När växter känner igen närvaron av mikrober aktiverar de ofta produktionen av fytohormonsignaler som transporteras genom växten. Växter reagerar på patogener och växtätare genom produktion av hormoner inklusive salicylsyra , jasmonsyra och eten . Dessutom utlöser många fytohormoner som fungerar i abiotisk stresstolerans eller växttillväxt också reaktioner hos det mikrobiella samhället. Produktionen av salicylsyra i Arabidopsis visade sig påverka rotmikrobiomets sammansättning genom att fungera som en signal- eller kolkälla. Utsöndring av strigolakton är känt för att stimulera sporgroning och Myc-faktorproduktion i arbuskulära mykorrhizasvampar.
Det mikrobiella samhället kan också manipulera fytohormonfunktionen eller produktionen av specifika fytohormoner i växter.
Forskning
2015 lanserade American Phytopathological Society (APS) ett forskningsramverk, Phytobiomes Initiative, för att underlätta organisationen av forskning om fytobiomer. Som en del av detta arbete lanserade man 2016 Phytobiomes Journal , en tidskrift med öppen tillgång . Tidskriften fokuserar på transdisciplinär forskning som påverkar hela växtekosystemet. En övergripande forskningsstrategi har publicerats i Phytobiomes Roadmap, ett dokument som utvecklats av en grupp vetenskapliga sällskap, företag, forskningsinstitut och statliga myndigheter. Det är avsett att presentera en strategisk plan för att studera fytobiomer och föreslå en handlingsplan för att tillämpa fytobiomestudier. The Connected Phytobiomes Alliance är ett internationellt, ideellt konsortium av akademiska institutioner, stora och små företag och statliga myndigheter som samordnar offentlig-privata forskningsprojekt om olika aspekter av jordbruksrelevanta fytobiomer.
Se även
externa länkar
- "Fytobiomer" . phytobiomes.org . 2018-06-21 . Hämtad 2018-06-21 .