Ketika kita memikirkan mikrobiota, kita biasanya memikirkan usus kita. Namun, ada jenis mikrobiota lain yang kurang dikenal yang juga memainkan peran sentral: mikrobiota tanaman. Dalam sebuah artikel yang muncul di sampul edisi 2 Oktober 2025 dari “Science”, Prof. Niko Geldner dan timnya di University of Lausanne telah mengungkap jaring rumit dari “Phytobiota”, di mana, terlindung, bakteri dan akar mengolah hubungan cinta yang berseret.
Mikrobiota tanaman, juga dikenal sebagai “phytobiota”, terdiri dari komunitas mikroorganisme bakteri dan jamur yang kurang lebih mutualistik atau simbiotik. Bagian dari mikrobiota ini, yang dikenal sebagai “rhizospheric” dari bahasa Yunani “rhizo-” (root), terkait erat dengan akar. Untuk membangun microbiome rhizosfer yang sangat khusus, tanaman harus secara selektif merekrut bakteri tanah. Kesejahteraan tanaman tergantung padanya. Komunitas bakteri mempengaruhi perkembangan akar dan akibatnya kesehatan tanaman secara umum. Mereka memberi tanaman ketahanan dalam menghadapi berbagai macam tekanan lingkungan. Namun, keseimbangan tetap rapuh, dan jika terjadi kelemahan tanaman, mikroba tertentu juga dapat membuktikan patogenik.
Aliran tanaman yang menarik bagi bakteri
Tetapi bagaimana tanaman melakukan seleksi ini dan membentuk komunitas mikroba mereka? Melalui pelepasan eksudat akar, cairan kompleks yang keluar dari tanaman. Meskipun kita tahu bahwa campuran senyawa organik ini memainkan peran kunci dalam kolonisasi bakteri, sedikit yang diketahui tentang bagaimana, kapan dan di mana ia dilepaskan, terutama pada skala spasial yang relevan dengan bakteri.
Inilah justru masalah yang diselidiki oleh kelompok yang dipimpin oleh Niko Geldner, profesor penuh dan direktur Departemen Biologi Molekuler Tanaman (DBMV) di Fakultas Biologi dan Kedokteran, Universitas Lausanne, dalam kolaborasi erat dengan Laboratorium Dr. Feng Zhou di Partnership Incellence In dalam molekuler Science (CEMPS), Shanghership, Parrigherse In dalam molekuler sains (CEMPS), CEMPS), Shanghership, Parrighip in dalam molekuler Science (CEMPS), Shang. Hasil mereka diterbitkan dalam edisi 2 Oktober 2025 dari jurnal Sains.
Kesamaan antara hewan dan kerajaan tanaman
Untuk lebih memahami penelitian ahli biologi, perbandingan berguna: seperti epitel usus hewan, akar endodermis bertindak sebagai penghalang seluler selektif, membatasi aliran bebas nutrisi mineral ke jaringan pembuluh darah pusat akar. Sebaliknya, penghalang endodermal juga memainkan peran penting dalam mencegah kebocoran gula, asam organik, asam amino dan bahan organik kaya energi lainnya dari fotosintesis ke dalam tanah, yang buruk dalam senyawa ini. Selama pertumbuhan atau percabangannya, akarnya mungkin mengalami momen dan zona kerentanan. Misalnya, ketika akar lateral muncul dari akar ibu, bagian dari penghalang rusak untuk memfasilitasi munculnya rootlet, “jelas Niko Geldner, rekan penulis artikel. Jika penghalang yang rusak kemudian diperbaiki, hal ini menyebabkan hal ini.
Oleh karena itu hipotesis yang diajukan oleh para ilmuwan: perubahan dalam penghalang endodermal harus secara logis memberikan pengaruh pada perekrutan mikroba dan komposisi masyarakat. Yang tersisa hanyalah menjelaskan mekanisme di balik fenomena ini. Untuk tujuan ini, mutan tanaman model Arabidopsis thalianaatau sandal wanita, dengan penghalang endodermal yang tidak ada atau diubah, digunakan. Pengamatan kami mengkonfirmasi bahwa perubahan hambatan endodermal sangat mempengaruhi kolonisasi bakteri, “kata Niko Geldner. Karena itu kami bertanya -tanya apakah bakteri itu menyukai satu atau lebih zat khususnya.”
Menggunakan fluoresensi untuk mendeteksi metabolisme glutamin
Para penulis kemudian mencari senyawa yang konsentrasinya meningkat di akar eksudat mutan. Mereka menemukan peningkatan yang nyata pada asam amino, terutama glutamin, dalam sampel mereka. Glutamin memainkan peran penting dalam pengangkutan nitrogen ke tunas.
Di sinilah keahlian laboratorium Prof. Christoph Keel di Departemen Mikrobiologi Fundamental di Universitas Lausanne masuk. Selama beberapa dekade, ia telah mengerjakan bakteri yang sangat spesifik, Pseudomonas Protegens Cha0yang tumbuh subur di berbagai tanaman, termasuk akar sandal wanita, dan dapat melindunginya dari penyakit jamur. Melalui manipulasi genetik bakteri model ini, para ahli biologi dapat menunjukkan bahwa mikroorganisme ini sangat tertarik pada glutamin. “Kami menghasilkan bakteri yang kehilangan kemampuan mereka untuk-sensasi glutamin. Akibatnya, mereka tidak dapat menemukan situs kemunculan rootlet”, lapor Dr. Huei-Hsuan Tsai, seorang rekan pasca-doktoral dalam kelompok Prof. Geldner dan penulis penelitian pertama. Terlebih lagi, para peneliti dapat melihat langsung bahwa bakteri memang menggunakan glutamin untuk pertumbuhan, berkat pengembangan sistem fluoresensi yang hanya aktif ketika glutamin dimetabolisme.
Asam amino ini dengan demikian merupakan sinyal utama yang memungkinkan bakteri untuk menemukan dan menjajah situs kebocoran yang tepat di permukaan akar. “Kami telah menunjukkan bahwa bakteri secara metabolik beradaptasi dengan ceruk kaya glutamin ini dan menggunakan glutamin sebagai sumber karbon, memungkinkan mereka untuk berkembang lebih jauh,” lanjut Huei-Hsuan Tsai.
Mikrobiota: Bagian penting dari solusi
Hasil yang beragam ini memberikan bukti bahwa kebocoran glutamin lokal dari sistem pembuluh darah merupakan faktor penting dalam kolonisasi bakteri. Mereka menggambarkan interaksi dinamis antara akar dan mikroba. Dalam pekerjaan mereka di masa depan, Niko Geldner dan timnya akan berusaha untuk mendapatkan pemahaman yang lebih baik tentang zat lain mana yang cenderung menarik bakteri, misalnya dalam berbagai kondisi stres: “Tanaman memang dapat mengubah komposisi eksudat mereka sesuai dengan kendala lingkungan yang ditarik oleh mereka (kekeringan, suhu yang ekstrem, kurang, kurangnya cahaya, dll.) Dan oleh karena itu jenis -jenis yang menariknya.
Dan bagaimana dengan aplikasi potensial di bidang pertanian, mengingat dorongan untuk mengurangi pupuk dan pestisida pada tanaman? “Terlepas dari potensi bakteri yang telah terbukti, setiap tanah berbeda dan mengandung berbagai mikrobiota yang sangat besar. Jadi sangat sulit untuk menjamin bahwa jenis bakteri tertentu akan bertahan dan melindungi jenis tanaman tertentu. Untuk saat ini, kami sangat rumit untuk menyelidiki prinsip -prinsip dasar yang terjadi pada simulasi yang sederhana. Di laboratorium, kami mencoba untuk menyebarkan prinsip -prinsip dasar. Satu hal yang pasti: mikrobiota adalah bagian dari kesehatan tanaman tanaman kita.
