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

Automatiska registreringar för ökad djurhälsa och djurvälfärd hos betesdjur
Mats Emilson, Agroväst Livsmedel AB

Projektnummer: R-19-62-179 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 2 oktober 2020

Global livestock production must be intensified to meet the demand from a growing human population. However, this must not be at the expense of reduced animal health and deteriorated animal welfare. Infection with parasitic worms of ruminants is a major constraint on an efficient pasture-based …

Läs mer

Vaccination - ett möjligt alternativ till avmaskning av häst?
Caroline Fossum, SLU

Projektnummer: H-16-47-193 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 28 september 2020

Resistance against antiparasitic drugs is now an increasing problem. Despite a lot of effortd put on preventive measures, such as egg counting and selective treatments, there is still a need for alternative and sustainable methods that do not result in rapid development of drug resistance. The …

Läs mer

Vägen till cirkulära ekonomi i svenskt jordbruk för ökad återvinning av växtnäring och för effektiv och hållbar produktion
Erik Sindhöj, RISE

Projektnummer: JTI-19-82-291 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 15 september 2020

Applying circular economy principles to agriculture is a systematic approach to reduce the environmental and climate impact of agriculture while increasing efficiency, production and profitability. The road to circular agriculture requires that we 1) minimize external inputs, 2) reduce losses and …

Läs mer

Syntes av unga lantbrukares förutsättningar och möjligheter för ett hållbart och produktivt lantbruksföretag som omfattar betesmarker och vattenvård
Eva Edin, HS Konsult AB

Projektnummer: JTI-19-82-289 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 9 september 2020

Kim, aged 24, is to take over Grandpa's dairy farm with a large acreage of land and natural pastures. The synthesis will address the development opportunities of the farm based on knowledge regarding cultivation systems, technical solutions and animal husbandry, but above all highlight unresolved …

Läs mer

Uppdaterad och utökad livscykelanalys av svensk grisproduktion
Ulf Sonesson

Projektnummer: O-17-23-979 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 4 september 2020

Kött

The most recent carbon footprint of Swedish pig production was presented in 2009, and no full LCA have been published in 15 years. In recent years major improvements have occurred in Swedish pig production and an updated environmental profile for Swedish pork is needed. The project will identify …

Läs mer

Gradering av vallar i norra Sverige med hjälp av satellitbilder
Julien Morel, SLU

Projektnummer: R-19-62-180 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 24 augusti 2020

Mixed leys are among the most important crops in northern Sweden for the dairy production. Mapping the within and between fields variability of the biomass, nitrogen (N) uptake and potentially also forage quality (digestibility and neutral detergent fibre) would help farmers to optimise their …

Läs mer

Utvärdering av Clostridium perfringens typ A och Clostridium difficiles koppling till spädgrisdiarré
Magdalena Jacobson

Projektnummer: O-16-20-768 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 24 augusti 2020

Kött

During the last decade, neonatal porcine diarrhoea (NPD) has become an increased problem in Swedish herds. Clostridium (C.) perfringens type A (CpA) and C. difficile (Cd) have been highlighted as causes of NPD but their importance has also been questioned. We have previously demonstrated that CpA …

Läs mer

Framtagning av bladmögelresistenta matpotatissorter för stora delar av Sverige
Erik Andreasson

Projektnummer: O-15-20-557 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 16 juli 2020

Potatis

Sammanfattning av projektet på engelska

The aim of the project is that by maintaining the "lowest reasonable level" and implement large scale marker assistance of the existing plant breeding program of potato at SLU Alnarp improve opportunities to develop new food potato varieties with durable …

Läs mer

Växtnäringsbevattning med organiska N-gödselmedel i svensk äppelproduktion
Helene Larsson Jönsson, Sveriges Lantbruksuniversitet

Projektnummer: S-15-56-588 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 1 juli 2020

The aim of the project is to evaluate and develop the use of organic fertigation in Swedish apple production. The project will focus on yield, external (colour, firmness, appearance) and internal (concentration of sugar and organic acids) quality and fruit tolerance against fungal diseases during …

Läs mer

Byråkratin i lantbruket belastar och kostar
Christina Lunner Kolstrup

Projektnummer: O-15-21-565 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 1 juli 2020

Matfågel
Växtodling
Energi & biomassa
Kött
Mjölk
Potatis
Socker
Trädgård

Farmers today report a high workload, financial burden, frustration and stress linked to legislative and regulatory bureaucracy, which is a serious obstacle for development and growth in the sector. The proposed project aims to identify and quantify time requirements and costs of government-related …

Läs mer
Prenumerera på vårt nyhetsbrev