Stiftelsen lantbruksforskning

Lantbruks- och trädgårdsföretagarnas egen forskningsstiftelse finansierar behovsdriven forskning för svenska förhållanden.
Läs mer

Biologisk bekämpning - genetisk analys av mekanismer

Status: Avslutat
Projektnummer: 0133017
Kategori: Research program | Crop production
Ansökningsår: 2005
Datum för slutrapport: 27 september 2012
Huvudsökande: Sandra Wright
Organisation: Göteborgs Universitet
E-postadress: sandra.wright@unimol.it
Telefon: 031-7863293
Beviljade medel: 700 000 SEK

Sammanfattning av slutrapport
Biologisk bekämpning av växtsjukdomar med jordbakterier har visat sig vara ett miljövänligt och praktiskt tillämpbart alternativ. Bakterier av släktet Pseudomonas använder sig av åtskilliga mekanismer bl. a. produktionen av en svamphämmande metabolit, s. k. DDR. Bakteriemutanter som inte bildar DDR har nedsatt bekämpningsförmåga mot kornets bladfläcksjuka. Ca 40 000 baser av generna som kodar för enzymerna i biosyntesen av DDR har sekvensbestämts. I samarbete med kemister har vi bestämt delar av biosyntesvägen för DDR. Regleringen av den biologiska bekämpningen går via sensorproteiner som sitter i bakteriernas cellmembran och känner av omvärldssignaler. De bestämmer när bekämpning sätts igång. Generna som kodar för två skilda sensorsystem har karakteriserats. I framtiden kommer forskningen att inrikta sig på att identifiera signalsubstanser som sensorerna känner av. Dessa resultat kan leda till användningen av specifika tillsatser vid framställning av mikrobiella bekämpningspreparat.

Populärvetenskaplig sammanfattning
Titel: Biologisk bekämpning - genetisk analys av mekanismer

Syfte: I detta projekt var målet att studera verkan av en speciell bakteriemetabolit och andra faktorer i bekämpningseffektiviteten hos jordbakterier som i tester visat goda effekter mot svampsjukdomar på odlade växter.

Resultat: Det mest uppseendeväckande är upptäckten av sk. globala regleringssystem hos dessa bakterier, som styr såväl metabolitproduktion som andra faktorer som har betydelse för deras bekämpningsaktivitet. Om arbetet hade kunnat fortsätta skulle dessa rön ha gett direkta positiva spin-offeffekter till svenska odlare, eftersom vi skulle ha identifierat faktorer som kan användas som tillsatser (vid sådd eller betning), som kan främja den biologiska bekämpningsaktiviteten hos denna viktiga grupp av antagonistiska bakterier.

Metod: Det genetiska analysarbetet var uppdelat i två delar: 1) metaboliten, sk. DDR, och 2) övriga mekanismer. Del 1) det har varit oklart om, och i så fall på vilket sätt, metaboliten har betydelse för de aktuella bakteriernas bekämpningseffekt. Genom projektet ville vi skaffa bättre kunskaper om detta och har därför studerat DDR (kemisk beteckning: 2,3-deepoxy-2,3-didehydro-rhizoxin) på djupet genom att använda molekylärbiologiska metoder för att sekvensbestämma biosyntesapparaten och utifrån denna information härleda biosyntesförloppet. Del 2) För att på ett objektivt sätt studera alla tänkbara mekanismer i biologisk bekämpning använde vi andra molekylärbiologiska metoder, framför allt s.k. transposonmutagenes. Transposoner är främmande, och oftast artificiellt framställda DNA-bitar som kan hoppa in var som helst i arvsmassan hos bakterier, och som bär på en antibiotikaresistens som markör, så att de på detta sätt muterade cellerna enkelt kan spåras och muterade gener kan hittas och klonas. Ett antal sålunda framställda transposonmutanter testades i fröbehandlingsförsök i växthus för att notera eventuell förändrad bekämpningsaktivitet av mutanterna mot svampsjukdomen kornets bladfläcksjuka. Drygt sexhundra mutanter testades sammanlagt, och efter upprepade försök fann vi att åtta mutanter konsekvent hade nedsatt biologisk bekämpningsförmåga. Dessa åtta mutanter analyserades både på gennivå och fenotypiskt.

Slutsats och råd till näringen eller behov av vidare studier:
Del 1) De bakteriegener som kodar för en stor del av biosyntesapparaten av DDR har under projektperioden sekvenserats och kartlagts. Funktioner för individuella gener har därefter föreslagits, bl. a. med hjälp av resultat från databassökningar av liknande gener. Utländsk kemisk expertis vi samarbetat med har sedan genom denna genetiska information beskrivit en möjlig biosyntesväg för DDR. Vi har kommit fram till att biosyntesen troligast börjar med aminosyran serin, som i upprepade kemiska steg får en allt längre kolkedja efter sig. Till sist viker sig denna kolkedja tillbaks och bildar en stor ringstruktur, varpå den färdiga DDR molekylen släpps fri från biosyntesenzymerna och transporteras ut ur bakteriecellen. Bakteriemutanter som inte bildar DDR har nedsatt bekämpningsförmåga mot kornets bladfläcksjuka.
Del 2) De åtta mutanterna som hade försämrad biologisk bekämpningsaktivitet verkade ha förlorat regleringsfunktioner i cellerna, baserat på de muterade DNA-sekvensernas likhet med övriga sekvenser i databaserna. Detta bekräftades genom att studera mutanternas fenotyper. Hos tre av de åtta mutanterna hade åtskilliga fenotyper väsentligt förändrats. Förutom att den biologiska bekämpningsförmågan avsevärt hade försämrats hade de också en förändrad proteasproduktion, sideroforproduktion och svärmningsförmåga. Dessa tre är viktiga för bakteriernas överlevnad i jord, för att de skall kunna simma till växten och hjälpa växten ta upp mikronäringsämnen (sideroforer). De muterade generna stod för sensorproteiner, som känner av den miljö som bakterierna befinner sig i. När dessa proteiner får signaler från omvärlden inverkar de på huruvida och när reaktioner viktiga för till exempel biologisk bekämpning bör slås på. I samband med dessa tester noterade vi att bakterierna i stort sett genomgående koloniserar på samma ställe som svampen på fröna. Detta indikerar att det inte blir några rester av tillsatta bakterier i jorden efter sådd, eftersom de är så starkt bundna till fröet. De gick inte att detektera i jorden efter det att kornplantorna vuxit fram. Den ingående genetiska karakteriseringen av bakteriernas mekanismer har medfört att denna bakteriegrupp kommit att bli ett nytt banbrytande modellsystem inom biologisk bekämpningsforskning, även internationellt.

Forskningsresultaten är av nytta genom att de ger insikt i hur ett biologiskt bekämpningspreparat kan fungera. När man förstår hur biologisk bekämpningsförmåga regleras, t. ex. på fröet, kan man också medvetet öka effekten hos ett preparat genom att tillföra bestämda komponenter, t. ex. de signaler som sätter i gång biologisk bekämpning. Tillsats av sådana komponenter kommer troligen i framtiden att få betydelse hos företag som marknadför biologiska bekämpningsmedel och hos den enskilde lantbrukaren, för att kunna göra antagonistiska fluorescerande pseudomonader mer effektiva som sjukdomsbekämpare.

 

Antal träffar i projektbanken: 1712

Filtermaterialets påverkan på underhållsbehov, vattenkvalitet och skörd vid täckdikning
Eva Edin, Hushållningssällskapet HS Konsult AB

Projektnummer: JTI-21-83-606 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2021

The overall purpose of the project is to generate a base for recommendations for construction of new subsurface drainage and re-drainage of clay soils in the area Water - resource efficient management. Efficient drainage of arable land is important to increase crop production, to achieve …

Läs mer

Växtnäringseffekt hos nya gödselprodukter - Metodutveckling för kvalitetssäkring
Åsa Myrbeck, RISE, Jordbruk och Livsmedel

Projektnummer: JTI-20-83-494 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2020

For sustainable future development, it is essential to recirculate plant nutrients from different parts of society,
especially sewage plants, back to arable land. The aim of the proposed project is to ensure that high-quality fertiliser
products attractive for agricultural use are produced from …

Läs mer

Förbättrad utvärdering av officiella fältförsök genom bildanalys av drönarfoton med maskininlärning
Aakash Chawade

Projektnummer: O-20-23-462 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2020

Crop production
Energy and biomass

The goal of the project is to digitize the data from the Swedish official field trials through automated estimates of important traits such as germination, growth, resistance, maturity and the effect of plant protection products. The purpose is to streamline and improve scoring of both diseases but …

Läs mer

Skötselåtgärder för ökad effektivitet genom ökad livslängd i mjölkkobesättningar
Mikaela Lindberg, Sveriges lantbruksuniversitet

Projektnummer: R-18-26-131 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2018

In the proposed project, we will explore the benefits of increasing the longevity of dairy cows under Swedish conditions by changes in herd management. We will focus on effects on methane emissions by modelling, using existing data from the Swedish Official Milk Recording Scheme and results from an …

Läs mer

Utsädesbehandling med ThermoSeed i kombination med mikroorganismer - en framtid utan kemisk betning
Mariann Wikström, Agro Plantarum AB

Projektnummer: R-19-25-287 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2019

The purpose of this project is to develop new non-chemical methods for control of different seedborne-and soilborne pathogens. Aerated steam treatment (ThermoSeed) is a modern and environmentally friendly method for seedborne pathogen sanitation, mainly used on cereals. We intend to develop the …

Läs mer

Från hav till mule - alger minskar metanemissioner från mjölkkor
Rebecca Danielsson

Projektnummer: O-20-23-461 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2020

Meat
Milk

The purpose of this project is to investigate to what extent substances in algae inhibit microbial methane formation in cows. Several substances, so-called bioactive substances, in red, green and brown algae, have a significant methane reducing effect. These are promising results but in order to …

Läs mer

Att mäta och bedöma matens miljöpåverkan
Christel Cederberg, Chalmers Tekniska Högskola AB

Projektnummer: R-18-26-134 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2018

Food production needs to increase in a sustainable way. This great challenge requires evaluation methods that gives information for better understanding of the impacts from agriculture and food and how to manage those impacts. The project addresses methodologies that include a broad range of …

Läs mer

Cannabinoider – Säkert foder, ren sport och framtida potential till häst
Matilda Lampinen Salomonsson, SVA

Projektnummer: H-19-47-486 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2019

Cannabinoids have potential to induce analgesia and muscle relaxation which would be beneficial for equine practice. Today there is no drug labelled for veterinary use containing these cannabinoids, but there are some herbal oil products which unofficially have been reported to be used in horses, …

Läs mer

Vattenstress och sensorstyrd kvävegödsling: utveckling av beslutsstöd för bättre synergier mellan vatten- och kvävestatus
Bo Stenberg

Projektnummer: O-19-20-319 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2019

Crop production
Energy and biomass

This project aims to modify existing sensor systems for adapted nitrogen fertilization to consider water stress at
supplementary fertilization in cereals. Different approaches to consider sensor data and soil information will be tested
in field trials. Current commercial systems interpret water …

Läs mer

Grovfodrets betydelse för uppkomst av önskvärda och oönskade smaker i mjölk och mejeriprodukter
Åse Lundh, SLU

Projektnummer: R-18-26-005 • Status: Pågående • Ansökningsår: 2018

The sensory attributes of the raw milk are of major importance for the quality of the resulting dairy products. Since the early 90’ies, the so-called “blueberry off-flavour” has caused severe economic consequences for affected dairy farmers. The mechanism behind is still unclear, although forages …

Läs mer
Prenumerera på vårt nyhetsbrev