Tämä tutkimus osoittaa, että riisin juurista eristetty ritsosfäärissä elävä symbioottinen *Kosakononia oryziphila* -sieni NP19 on lupaava kasvien kasvua edistävä biotorjunta-aine ja biotorjunta-aine *Pyricularia oryzae* -lajikkeen aiheuttaman riisinmagneettitaudin torjuntaan. In vitro -kokeita tehtiin Khao Dawk Mali 105 (KDML105) -lajikkeen jasmiiniriisin taimien tuoreilla lehdillä. Tulokset osoittivat, että NP19 esti tehokkaasti *Pyricularia oryzae* -konidioiden itämistä. *Pyricularia oryzae* -infektio estettiin kolmessa eri käsittelyolosuhteessa: ensin riisi kolonisoitiin NP19:llä ja inokuloitiin *Pyricularia oryzae* -konidioilla; toiseksi lehdille levitettiin NP19:n ja *Pyricularia oryzae* -konidioiden seosta;
Ritsosfääribakteeri *Kosakononia oryziphila* NP1914eristettiin riisin juurista (*Oryza sativa* L. cv. RD6). *Kosakonia oryziphila* NP19:llä on kasvien kasvua edistäviä ominaisuuksia, mukaan lukien typensidonta, indolietikkahapon (IAA) tuotanto ja fosfaatin liuottaminen. Mielenkiintoista on, että *Kosakonia oryziphila* NP19 tuottaa kitiinaasia14.*Kosakonia oryziphila* NP19:n käyttö KDML105-riisinsiemenissä paransi riisin selviytymistä riisinräjähdysinfektion jälkeen. Tämän tutkimuksen tavoitteena on (i) selvittää *Kosakonia oryziphila* NP19:n estomekanismia riisinräjähdysinfektiota vastaan ja (ii) tutkia *Kosakonia oryziphila* NP19:n vaikutusta riisinräjähdysinfektion torjunnassa.
Ravinteilla on ratkaiseva rooli kasvien kasvussa ja kehityksessä, ja ne toimivat tekijöinä, jotka torjuvat erilaisia mikrobitauteja. Kasvin mineraaliravitsemus määrittää sen taudinkestävyyden, morfologiset tai kudosominaisuudet ja virulenssin eli kyvyn selviytyä taudinaiheuttajia vastaan. Fosfori voi hidastaa riisinräjähdyksen kehitystä ja vähentää sen vakavuutta lisäämällä fenoliyhdisteiden synteesiä. Kalium yleensä vähentää monien riisitautien, kuten riisinräjähdyksen, bakteeriperäisen lehtilaikun, lehtituppilaikun, varsimädän ja lehtilaikun, esiintyvyyttä. Perrenoudin tutkimus osoitti, että runsaasti kaliumia sisältävät lannoitteet voivat myös vähentää riisin sienitautien esiintyvyyttä ja lisätä satoa. Lukuisat tutkimukset ovat osoittaneet, että rikkilannoitteet voivat parantaa sadon vastustuskykyä sienitauteja vastaan.27Liiallinen magnesium (klorofyllin osa) voi johtaa riisin räjähdykseen.21Sinkki voi tappaa taudinaiheuttajia suoraan, mikä vähentää taudin vakavuutta.22Kenttäkokeet osoittivat, että vaikka fosforin, kaliumin, rikin ja sinkin pitoisuudet peltomaaperässä olivat korkeammat kuin ruukkukokeessa, riisinmarjatauti levisi silti riisinlehtien kautta. Maaperän ravinteet eivät välttämättä ole kovin tehokkaita riisinmarjatautien torjunnassa, koska suhteellinen kosteus ja lämpötila ovat epäsuotuisia voimakkaalle taudinaiheuttajien tartunnalle.
Kenttäkokeissa havaittiin kaikissa käsittelyissä Stenotrophomonas maltophilia-, P. dispersa-, Xanthomonas sacchari-, Burkholderia multivorans-, Burkholderia diffusa-, Burkholderia vietnamiensis- ja C. gleum -bakteereja. Stenotrophomonas maltophilia on eristetty vehnän, kauran, kurkun, maissin ja perunan ritsosfääristä, ja sen on osoitettu olevan biologisesti torjuntakykyinen.aktiviteettiColletotrichum nymphaeae -sientä vastaan.28 Lisäksi P. dispersan on raportoitu tehokkaaksi mustaamätäneminenbataatti.29 Lisäksi Xanthomonas saccharin R1-kanta on osoittanut antagonistista aktiivisuutta Burkholderia-sienen aiheuttamaa riisintuhoa ja röyhymätää vastaan.glumae.30Burkholderia oryzae NP19 voi muodostaa symbioottisen suhteen riisikudoksen kanssa itämisen aikana ja siitä voi tulla endeeminen symbioottinen sieni joillekin riisilajikkeille. Vaikka muut maaperän bakteerit voivat asuttaa riisiä istutuksen jälkeen, Blastrichtia-sieni NP19 vaikuttaa asutuksen jälkeen useisiin tekijöihin riisin puolustusmekanismissa tätä tautia vastaan. NP19 ei ainoastaan estä P. oryzaen kasvua yli 50 %:lla (katso lisätaulukko S1 verkkoliitteessä), vaan myös vähentää Blastrichtia-sienen leviämiskohtien määrää lehdillä ja lisää NP19:llä (RBf, RFf-B ja RBFf-B) inokuloidun tai kolonisoidun riisin satoa kenttäkokeissa (kuva S3).
Kasvimagneettitautia aiheuttava Pyricularia oryzae on hemitrofinen sieni, joka tarvitsee isäntäkasvin ravinteita infektion aikana. Kasvit tuottavat reaktiivisia happilajeja (ROS) sieni-infektion tukahduttamiseksi; Pyricularia oryzae käyttää kuitenkin erilaisia strategioita isännän tuottamien ROS-lajien torjumiseksi.31Peroksidaaseilla näyttää olevan rooli patogeeniresistenssissä, mukaan lukien soluseinän proteiinien ristisilloittuminen, ksyleemin seinämien paksuuntuminen, ROS-tuotanto ja vetyperoksidin neutralointi.32Antioksidanttientsyymit voivat toimia spesifisenä ROS-sieppausjärjestelmänä. Antioksidanttisten ominaisuuksiensa ansiosta superoksididismutaasi (SOD) ja peroksidaasi (POD) auttavat käynnistämään puolustusvasteita, SOD:n toimiessa ensimmäisenä puolustuslinjana.33Riisissä kasviperoksidaasiaktiivisuus indusoituu kasvipatogeeneillä, kuten *Pyricularia oryzae* ja *Xanthomonas oryzae pv. Oryzae*, tapahtuvan infektion jälkeen.32Tässä tutkimuksessa peroksidaasiaktiivisuus lisääntyi riisissä, johon oli kolonisoitu ja/tai inokuloitu *Magnaporthe oryzae* NP19:ää; *Magnaporthe oryzae* ei kuitenkaan vaikuttanut peroksidaasiaktiivisuuteen. Superoksididismutaasi (SOD), kuten H₂O₂-syntaasi, katalysoi O₂⁻:n pelkistymistä H₂O₂:ksi. SOD:lla on ratkaiseva rooli kasvien vastustuskyvyssä erilaisia stressitekijöitä vastaan tasapainottamalla H₂O₂-pitoisuutta kasvin sisällä, mikä parantaa kasvien sietokykyä erilaisia stressitekijöitä³⁴. Tässä tutkimuksessa ruukkukokeessa 30 päivää *Magnaporthe oryzae* -inokulaation jälkeen (30 päivää) SOD-aktiivisuudet RF- ja RBF-ryhmissä olivat 121,9 % ja 104,5 % korkeammat kuin R-ryhmässä, mikä viittaa SOD-vasteeseen *Magnaporthe oryzae* -infektiolle. Sekä ruukku- että kenttäkokeissa SOD-aktiivisuudet *Magnaporthe oryzae* NP19-inokuloidussa riisissä olivat 67,7 % ja 28,8 % korkeammat kuin rokottamattomassa riisissä 30 päivää inokulaation jälkeen. Kasvien biokemiallisiin vasteisiin vaikuttavat ympäristö, stressin lähde ja kasvityyppi³⁵. Kasvien antioksidanttientsyymien aktiivisuuteen vaikuttavat suoraan ympäristötekijät, jotka puolestaan vaikuttavat kasvien antioksidanttientsyymien aktiivisuuteen muuttamalla kasvien mikrobiyhteisöä.
Tässä tutkimuksessa käytetty riisinräjähdystautia aiheuttava sieni (Kosakonia oryziphila NP19, NCBI:n talletusnumero PP861312) oli kanta13eristettiin riisilajikkeen RD6 juurista Nakhon Phanomin maakunnassa Thaimaassa (16° 59′ 42.9″ N 104° 22′ 17.9″ E). Tätä kantaa viljeltiin ravinneliemessä (NB) 30 °C:ssa ja 150 rpm:ssä 18 tunnin ajan. Bakteeripitoisuuden laskemiseksi mitattiin bakteerisuspension absorbanssi 600 nm:ssä. Bakteerisuspension pitoisuus säädettiin arvoon10⁶CFU/ml steriilillä deionisoidulla vedellä (dH₂ORiisikasvustoa (Pyricularia oryzae) inokuloitiin täpläsiirrosteella perunadekstroosiagarille (PDA) ja inkuboitiin 25 °C:ssa 7 päivää. Sienirihmasto siirrettiin riisilese-agarille (2 % (w/v) riisileseitä, 0,5 % (w/v) sakkaroosia ja 2 % (w/v) agaria liuotettuna deionisoituun veteen, pH 7) ja inkuboitiin 25 °C:ssa 7 päivää. Herkän riisilajikkeen (KDML105) steriloitu lehti asetettiin rihmaston päälle konidioiden indusoimiseksi ja inkuboitiin 25 °C:ssa 5 päivää yhdistetyssä UV- ja valkovalossa. Konidiat kerättiin pyyhkimällä rihmasto ja infektoitunut lehtipinta varovasti 10 ml:lla steriloitua 0,025 % (v/v) Tween 20 -liuosta. Sieniliuos suodatettiin kahdeksan sideharsokerroksen läpi rihmaston, agarin ja riisinlehtien poistamiseksi. Suspension konidiopitoisuus säädettiin arvoon 5 × 10⁵ konidioita/ml jatkoanalyysia varten.
Kosakonia oryziphila NP19 -solujen tuoreet viljelmät valmistettiin viljelemällä niitä NB-elatusaineessa 37 °C:ssa 24 tunnin ajan. Sentrifugoinnin (3047 × g, 10 min) jälkeen solupelletti kerättiin, pestiin kahdesti 10 mM fosfaattipuskuroidulla suolaliuoksella (PBS, pH 7,2) ja suspendoitiin uudelleen samaan puskuriin. Solususpension optinen tiheys mitattiin 600 nm:ssä, ja saatiin arvoksi noin 1,0 (vastaa 1,0 × 10⁷ CFU/μl määritettynä ravinneagarlevyille levittämällä). P. oryzaen konidiot saatiin suspendoimalla ne PBS-liuokseen ja laskemalla ne hemosytometrillä. *K. oryziphila* NP19- ja *P. Lehtisivelykokeita varten K. oryziphila* -konidioita valmistettiin tuoreille riisinlehdille pitoisuuksina 1,0 × 10⁷ CFU/μL ja 5,0 × 10² konidioita/μL. Riisinäytteen valmistusmenetelmä oli seuraava: riisin taimista leikattiin 5 cm pitkiä lehtiä ja asetettiin kostutetulla imukykyisellä paperilla vuorattuihin petrimaljoihin. Muodostettiin viisi käsittelyryhmää: (i) R: riisinlehdet ilman bakteeri-inokulaatiota kontrollina, täydennettynä 0,025 % (v/v) Tween 20 -liuoksella; (ii) RB + F: riisi, johon oli inokuloitu K. oryziphila NP19:ää ja johon oli lisätty 2 μl riisinmagneettitautia aiheuttavan sienen konidiosuspensiota; (iii) R + BF: R-ryhmän riisi, johon oli lisätty 4 μl magna-tautia aiheuttavan sienen konidiosuspensiota ja K. oryziphila NP19:ää (tilavuussuhde 1:1); (iv) R + F: Ryhmän R riisiä, johon oli lisätty 2 μl Magnus rose -sienen konidiosuspensiota; (v) RF + B: Ryhmän R riisiä, johon oli lisätty 2 μl Magnus rose -sienen konidiosuspensiota, inkuboitiin 30 tuntia, ja sitten samaan kohtaan lisättiin 2 μl K. oryziphila NP19:ää. Kaikkia petrimaljoja inkuboitiin 25 °C:ssa pimeässä 30 tuntia ja sitten ne asetettiin jatkuvaan valoon. Jokainen ryhmä muodostettiin kolmena rinnakkaisnäytteenä. 72 tunnin viljelyn jälkeen kasvikudokset tutkittiin ja analysoitiin pyyhkäisyelektronimikroskopialla (SEM). Lyhyesti sanottuna kasvikudokset kiinnitettiin fosfaattipuskuriin, joka sisälsi 2,5 % (v/v) glutaraldehydiä, ja dehydroitiin useiden etanoliliuosten läpi. Kriittisen pisteen hiilidioksidikuivauksen jälkeen näytteet ruiskupinnoitettiin kullalla ja lopuksi tutkittiin pyyhkäisyelektronimikroskoopilla.15
Julkaisun aika: 15.12.2025