Τα βακτήρια των ελαιώνων μπορεί να είναι το κλειδί για την καταπολέμηση της Xylella

Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ορισμένοι μικροοργανισμοί προσφέρουν βιολογικά οφέλη, όπως ένα δευτερεύον ανοσοποιητικό σύστημα.

Μια ερευνητική ομάδα από το Πανεπιστήμιο της Χαέν εντόπισε μια ομάδα αδρανών βακτηρίων στα φύλλα και στο έδαφος των ελαιόδεντρων, τα οποία τα προστατεύουν από τις περιβαλλοντικές προκλήσεις.

Η γενετική ανάλυση έχει αποδείξει ότι διάφοροι μικροοργανισμοί παρέχουν βιολογικά πλεονεκτήματα παρόμοια με αυτά ενός δευτερεύοντος ανοσοποιητικού συστήματος. Οι ερευνητές ελπίζουν ότι τα ευρήματά τους θα επιτρέψουν την ανάπτυξη ενός φυσικού βιοπαρασιτοκτόνου για την καταπολέμηση του θανατηφόρου παθογόνου Xylella fastidiosa.

Δείτε επίσης: Ο εξελισσόμενος αγώνας της Ευρώπης κατά της Xylella Fastidiosa

Η Xylella fastidiosa πιστεύεται ότι έφτασε στην Ιταλία το 2008 με την εισαγωγή ενός μεμονωμένου φυτού καφέ από την Κόστα Ρίκα.

Η Xylella fastidiosa, η οποία προκαλεί το θανατηφόρο σύνδρομο ταχείας παρακμής της ελιάς, έχει προκαλέσει εκτεταμένες επιδημίες στην Ευρώπη τα τελευταία 15 χρόνια και εκτιμάται ότι έχει ετήσιο οικονομικό αντίκτυπο άνω των 5,5 δισεκατομμυρίων ευρώ.

Το βακτήριο έχει αποδειχθεί μια σημαντική πρόκληση για τη διαχείριση, καθώς δεν υπάρχει επί του παρόντος καμία αποτελεσματική μέθοδος ελέγχου στο πεδίο για την εξάλειψή του.

Ωστόσο, στο ερευνητικό άρθρο που δημοσιεύθηκε στο Microbiology Spectrum, οι ερευνητές εντόπισαν μια ομάδα βακτηρίων, τα Bacillus spp., τα οποία πιστεύουν ότι θα μπορούσαν να αποτελέσουν το κλειδί για την καταπολέμηση του παθογόνου.

Xylella fas­tidiosa

Το Xylella fas­tidiosa είναι ένα gram-αρνητικό βακτήριο που είναι γνωστό ότι προκαλεί μια ποικιλία φυτικών ασθενειών. Είναι ένα παθογόνο που προσβάλλει κυρίως το ξύλημα, το φυτικό ιστό που είναι υπεύθυνος για τη μεταφορά νερού και θρεπτικών ουσιών από τις ρίζες σε άλλα μέρη του φυτού. Το Xylella fastidiosa αποτελεί σημαντικό πρόβλημα για τη γεωργία και τη δασοκομία, καθώς μπορεί να μολύνει ένα ευρύ φάσμα φυτικών ειδών, προκαλώντας οικονομικές απώλειες και περιβαλλοντική ζημιά.

Αυτό το βακτήριο μεταδίδεται από έντομα-φορείς, όπως οι ακρίδες και οι σάλιαρες, που τρέφονται με το χυμό των φυτών. Όταν αυτά τα έντομα τρέφονται με μολυσμένα φυτά, προσλαμβάνουν το βακτήριο και μπορούν στη συνέχεια να το μεταδώσουν σε υγιή φυτά όταν τρέφονται από αυτά. Το Xylella fastidiosa μπορεί να μολύνει τόσο καλλιέργειες όσο και καλλωπιστικά φυτά, και έχει ευθύνεται για καταστροφικές ασθένειες σε διάφορα μέρη του κόσμου.

Μερικές από τις γνωστές ασθένειες που προκαλούνται από το Xylella fas­tidiosa περιλαμβάνουν τη νόσο του Pierce, την ποικιλόμορφη χλωρόζη των εσπεριδοειδών (CVC) και το σύνδρομο ταχείας παρακμής της ελιάς (OQDS).

Οι προσπάθειες για τον έλεγχο του Xylella fastidiosa περιλαμβάνουν τη χρήση εντομοκτόνων για τη διαχείριση των εντόμων-φορέων, καθώς και προσπάθειες για την καραντίνα και την απομάκρυνση των μολυσμένων φυτών, προκειμένου να αποτραπεί η περαιτέρω εξάπλωση. Είναι σε εξέλιξη έρευνα για την ανάπτυξη πιο αποτελεσματικών στρατηγικών για τη διαχείριση και την πρόληψη της εξάπλωσης αυτού του βακτηρίου και των σχετικών φυτικών ασθενειών.

Τα είδη Bacillus έχουν διακριτά χαρακτηριστικά που τα καθιστούν πολύτιμα για ιατρικές, βιοτεχνολογικές και γεωργικές εφαρμογές.

Μπορούν να χρησιμοποιηθούν στην παραγωγή βιοκαυσίμων, βιοπολυμερών και βιοδραστικών μορίων. Στη γεωργία, μπορούν να ενισχύσουν την ανάπτυξη των φυτών, να λειτουργήσουν ως βιολογικά λιπάσματα, να διεγείρουν την ανάπτυξη και να ελέγχουν τους παθογόνους οργανισμούς, καθιστώντας τα πολλά υποσχόμενα για τη βιώσιμη γεωργία.

Τα βιολογικά λιπάσματα με βάση το Bacillus ενισχύουν την ανάπτυξη και την απόδοση των φυτών βελτιώνοντας τη διαθεσιμότητα θρεπτικών ουσιών, τη δέσμευση αζώτου, τη διαλυτοποίηση του φωσφόρου και την παραγωγή ρυθμιστών ανάπτυξης φυτών.

Αυτά τα βακτήρια μπορούν επίσης να παράγουν αντιμικροβιακές ενώσεις, είναι οικονομικά αποδοτικά και σχηματίζουν σπόρια για σταθερότητα, προσφέροντας μια φυσική εναλλακτική λύση στα χημικά φυτοφάρμακα.

Το Bacillus thuringiensis είναι γνωστό για τις εντομοκτόνες ιδιότητές του, ενώ άλλα είδη όπως το B. subtilis και το Bacillus amyloliquefaciens έχουν χρησιμοποιηθεί με επιτυχία ως παράγοντες βιολογικού ελέγχου σε διάφορες εμπορικές καλλιέργειες.

Επιπλέον, η ικανότητα ορισμένων ειδών Bacillus να παράγουν βακτηριοκίνες, αντιμικροβιακά πεπτίδια, είναι πολλά υποσχόμενη για τη θεραπεία των φυτών.

Ενώ αυτά τα οφέλη έχουν ήδη αποδειχθεί σε καλλιέργειες όπως ο σίτος, ηλίανθους και πατάτες, η έρευνα που διεξήχθη από την ομάδα του Πανεπιστημίου της Χαέν επικεντρώθηκε στην ανάλυση της παρουσίας τους σε ισπανικούς ελαιώνες και της αντοχής τους σε μια σειρά περιβαλλοντικών προκλήσεων.

Υπό την επίβλεψη του Hikmate Abriouel, η ομάδα ξεκίνησε το πρόγραμμα SMART-AGRI-SPORE, μια ευρωπαϊκή πρωτοβουλία Marie Curie με στόχο την ανάπτυξη ενός βιοπυκτικίδιου για την καταπολέμηση του Xylella fastidiosa. Το έργο περιελάμβανε την ανάλυση 417 βακτηρίων του γένους Bacillus spp. που συλλέχθηκαν από ελαιώνες στο Jaén και τη Μάλαγα.

Οι ερευνητές προσπάθησαν να εντοπίσουν τα βακτήρια που είναι ικανά να σχηματίζουν σπόρια και να πέφτουν σε χειμερία νάρκη για να ξεπεράσουν τις δυσμενείς εξωτερικές συνθήκες και να αναζωογονηθούν όταν οι συνθήκες γίνουν ευνοϊκές.

Αυτά τα σπόρια λειτουργούν ως προστατευτική ασπίδα, καθιστώντας τα βακτήρια ανθεκτικά σε ακραίες θερμοκρασίες, ακτινοβολία και επιβλαβείς χημικές ουσίες. Για να απομονώσει τα στελέχη με αυτή την ικανότητα, η ομάδα υποβάλεσε τα δείγματά της σε θερμοκρασίες που έφταναν τους 80 ºC, εξαλείφοντας έτσι όλα εκείνα που δεν πληρούσαν το κριτήριο.

«Όταν αντιμετωπίζουν μια δυσμενή κατάσταση, όπως η έλλειψη θρεπτικών ουσιών στο περιβάλλον, αυτά τα βακτήρια εισέρχονται σε κατάσταση ηρεμίας, σαν μια μορφή χειμερίας νάρκης, μέχρι να εξαφανιστεί ο κίνδυνος και να μπορέσουν να επαναλάβουν τις φυσιολογικές τους ζωτικές λειτουργίες», εξήγησε η Julia Manetsberger, μία από τις συγγραφείς της μελέτης.

Για να κατανοήσουν καλύτερα την αντοχή του Bacillus spp. στις περιβαλλοντικές προκλήσεις, οι ερευνητές εξέθεσαν τα βακτήρια σε διαφορετικές ποσότητες αντιβιοτικών και ανόργανων λιπασμάτων.

Η αντοχή τους ήταν φυσιολογική, παρόμοια με αυτή άλλων βακτηριακών ειδών. Αυτή η ανθεκτικότητα υποδηλώνει ότι το Bacillus spp. θα επιβίωνε στη φύση όταν εκτίθεται σε τέτοιες κοινά χρησιμοποιούμενες γεωργικές ενώσεις, συνεχίζοντας να προσφέρει τα επιθυμητά οφέλη στον ελαιώνα.

Η ανακάλυψη αυτών των μοναδικών βακτηρίων σε ισπανικούς ελαιώνες ανοίγει δυνατότητες για μελλοντικές γεωργικές εφαρμογές.

Δεδομένου ότι τα είδη Bacillus διαδραματίζουν ήδη κεντρικό ρόλο ως ένα από τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα βιοπαρασιτοκτόνα, το δυναμικό τους για καινοτόμες βιοτεχνολογικές εφαρμογές στη γεωργία είναι πολλά υποσχόμενο. Οι ερευνητές προτείνουν την ανάπτυξη ενός φυσικού βιοπαρασιτοκτόνου που χρησιμοποιεί αυτή την ομάδα μικροοργανισμών για την καταπολέμηση των επιδημιών του Xylella fastidiosa.

Επιπλέον, τα βακτήρια έχουν αποδειχθεί στο παρελθόν ότι αντέχουν στην έκθεση σε μέταλλα και απομακρύνουν βαρέα μέταλλα από το έδαφος, αποτοξινώνοντας αποτελεσματικά το περιβάλλον.

Η μόλυνση από βαρέα μέταλλα αποτελεί σημαντικό πρόβλημα για την εμπορική γεωργία και την παραγωγή τροφίμων, καθώς τα φυτά μπορούν να απορροφήσουν αυτά τα μέταλλα, τα οποία καταλήγουν στην τροφική αλυσίδα.

Η ομάδα, επομένως, εξέτασε την αντοχή των δειγμάτων της σε μια σειρά βαρέων μετάλλων. Διαπίστωσαν ότι τα απομονωμένα στελέχη που εξετάστηκαν είχαν καλή αντοχή, με το σίδηρο να είναι το πιο ανεκτό, ακολουθούμενο από χαλκό, νικέλιο, μαγγάνιο, ψευδάργυρο και κάδμιο.

Αυτό υποδηλώνει ότι τα μέλη της σποροβιοτικής της ελιάς θα μπορούσαν ενδεχομένως να ευδοκιμήσουν σε εδάφη με αυξημένα επίπεδα μετάλλων λόγω περιβαλλοντικών παραγόντων ή ανθρώπινων δραστηριοτήτων.