วิธีการใหม่ในการควบคุมโรคพืชที่สร้างความเสียหายโดยใช้แบคทีเรียในดินที่เป็นประโยชน์ในท้องถิ่นได้เกิดขึ้นจากความร่วมมือในอุตสาหกรรมการวิจัย
นวัตกรรมเทคโนโลยีการเกษตรนี้หวังให้เกษตรกรมีวิธีลดต้นทุนและความเสียหายต่อสิ่งแวดล้อมที่เกิดจากการใช้สารเคมีในการควบคุมโรคพืช ทีม John Innes Center ได้แยกและทดสอบสายพันธุ์ . หลายร้อยสายพันธุ์ Pseudomonas แบคทีเรียจากดินของไร่มันฝรั่งเชิงพาณิชย์ จากนั้นจึงจัดลำดับจีโนมของ 69 สายพันธุ์เหล่านี้ โดยการเปรียบเทียบจีโนมของสายพันธุ์เหล่านั้นที่แสดงการยับยั้งการทำงานของเชื้อโรคกับสิ่งที่ไม่ได้ทำ ทีมงานสามารถระบุกลไกสำคัญในบางสายพันธุ์ที่ปกป้องพืชผลมันฝรั่งจากแบคทีเรียที่ก่อให้เกิดโรคที่เป็นอันตราย
จากนั้นใช้การทดลองทางเคมี พันธุศาสตร์ และการติดเชื้อพืชร่วมกัน แสดงให้เห็นว่าการผลิตโมเลกุลขนาดเล็กที่เรียกว่าไซคลิกไลโปเปปไทด์มีความสำคัญต่อการควบคุมการตกสะเก็ดมันฝรั่ง ซึ่งเป็นโรคจากแบคทีเรียที่ทำให้การเก็บเกี่ยวมันฝรั่งสูญเสียครั้งใหญ่ โมเลกุลขนาดเล็กเหล่านี้มีผลต้านเชื้อแบคทีเรียในแบคทีเรียที่ทำให้เกิดโรคที่ทำให้เกิดโรคสะเก็ดเงินในมันฝรั่ง และช่วยป้องกัน Pseudomonas เคลื่อนตัวไปรอบๆ และตั้งรกรากที่รากพืช การทดลองยังแสดงให้เห็นว่าการให้น้ำทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างมากต่อความหลากหลายทางพันธุกรรม Pseudomonas ประชากรในดิน
ผู้เขียนคนแรกของการศึกษา Dr Alba Pacheco-Moreno กล่าวว่า "ด้วยการระบุและตรวจสอบกลไกการปราบปรามเชื้อโรคในมันฝรั่ง เราหวังว่าการศึกษาของเราจะเร่งการพัฒนาสารควบคุมทางชีวภาพเพื่อลดการใช้สารเคมีที่ทำลายระบบนิเวศน์ "แนวทางที่เราอธิบายควรใช้ได้กับโรคพืชหลายชนิดเพราะขึ้นอยู่กับความเข้าใจกลไกการออกฤทธิ์ที่มีความสำคัญสำหรับสารควบคุมทางชีวภาพ" เธอกล่าวเสริม
การศึกษาซึ่งปรากฏใน อีไลฟ์, เสนอวิธีการที่นักวิจัยสามารถตรวจสอบไมโครไบโอมของพื้นที่เพาะปลูกแทบทุกแห่ง และคำนึงถึงสภาพดิน พืชไร่ และสิ่งแวดล้อมที่แตกต่างกัน ด้วยการใช้ประโยชน์จากความก้าวหน้าในการจัดลำดับพันธุกรรมด้วยความเร็วสูง วิธีการนี้สามารถคัดกรองไมโครไบโอมในดินสำหรับแบคทีเรียที่ใช้รักษาโรค และหาว่าโมเลกุลใดถูกผลิตขึ้นเพื่อยับยั้งแบคทีเรียก่อโรค
พวกมันยังสามารถแสดงให้เห็นว่าแมลงที่เป็นประโยชน์เหล่านี้ได้รับผลกระทบจากปัจจัยทางการเกษตรเช่นชนิดของดินและการชลประทานอย่างไร ขั้นตอนต่อไปสำหรับแนวทางใหม่คือการใส่แมลงที่เป็นประโยชน์กลับเข้าไปในฟิลด์เดิมในปริมาณที่มากขึ้นหรือในค็อกเทลของสายพันธุ์ผสมเพื่อเป็นไมโครไบโอมในดินที่ส่งเสริมการบำบัด ดร.จาค็อบ มาโลน หัวหน้ากลุ่มที่ศูนย์ John Innes และผู้เขียนร่วมของการศึกษาครั้งนี้อธิบายถึงประโยชน์ที่ได้รับ "ข้อได้เปรียบที่ยิ่งใหญ่ของแนวทางนี้คือ เราใช้แบคทีเรียสายพันธุ์ที่นำมาจากสิ่งแวดล้อมและนำกลับคืนสู่สภาพเดิม บริบททางชีวภาพในจำนวนที่มากขึ้นดังนั้นจึงไม่มีความเสียหายต่อระบบนิเวศ”
วิธีที่เป็นไปได้ในการใช้สารกระตุ้นไมโครไบโอม ได้แก่ การใช้ค็อกเทลจากแบคทีเรียในการเคลือบเมล็ด การฉีดพ่น หรือโดยการให้น้ำหยด
ดร.แอนดรูว์ ทรูแมน หัวหน้ากลุ่มที่ศูนย์จอห์น อินเนส และผู้เขียนงานวิจัยที่เกี่ยวข้องบอกเราเกี่ยวกับวิสัยทัศน์ระยะยาวสำหรับวิธีนี้ “ในอนาคต ไม่ใช่โมเลกุลที่เกิดจากแบคทีเรียที่เราจะใช้ มันจะเป็น Pseudomonas ความเครียดตัวเอง เป็นเส้นทางที่ยั่งยืนมากขึ้น – เรารู้ว่าแบคทีเรียเหล่านี้ตั้งรกรากในดินที่มันฝรั่งเติบโตและให้การปกป้องพืชผล การใช้แบคทีเรียทำให้คุณสามารถเติบโตและกำหนดสูตรในวิธีที่เหมาะสมและนำไปใช้กับสนามได้อย่างง่ายดาย และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากกว่าการใช้สารเคมีสังเคราะห์”
โรคพืชเป็นปัญหาทางการเกษตรที่นำไปสู่การสูญเสียพืชผลครั้งใหญ่, เช่นมันฝรั่ง เชื้อโรคที่สำคัญของมันฝรั่งได้แก่ Streptomyces หิด, แบคทีเรียก่อโรคที่ทำให้เกิดสะเก็ดมันฝรั่ง และ Phytophthora infestansเชื้อก่อโรค oomycete ที่ทำให้เกิดโรคใบไหม้จากมันฝรั่ง ซึ่งเป็นสาเหตุหลักของความอดอยากครั้งใหญ่ในไอร์แลนด์ Pseudomonas แบคทีเรียมักเกี่ยวข้องกับพืชและได้รับการศึกษาอย่างกว้างขวางว่าเป็นสารควบคุมทางชีวภาพ เนื่องจากพวกมันหลั่งผลิตภัณฑ์จากธรรมชาติซึ่งส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืชและยับยั้งเชื้อโรค อย่างไรก็ตาม การใช้งานในอดีตถูกขัดขวางโดยความไม่สอดคล้องกัน
การศึกษาก่อนหน้านี้เกี่ยวกับการปราบปรามการตกสะเก็ดมันฝรั่งได้บ่งชี้ถึงบทบาทการควบคุมทางชีวภาพที่อาจเกิดขึ้นสำหรับ ซูโดโมนาส อย่างไรก็ตาม ความก้าวหน้าถูกขัดขวางโดยการขาดความรู้ด้านกลไก เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าการชลประทานสามารถปราบปรามได้ Streptomyces หิด การติดเชื้อ และตอนนี้การศึกษานี้ชี้ให้เห็นว่าเป็นเพราะผลกระทบของน้ำต่อประชากรจุลินทรีย์
การวิเคราะห์จีโนมแบบแพนระบุบทบาทที่ตัดกันสำหรับ Pseudomonas สารพิเศษในการยับยั้งเชื้อก่อโรคในมันฝรั่ง ปรากฏใน eLife.