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

Mot ett miljövänligt svenskt lantbruk
Magdalena Bieroza

Projektnummer: O-16-23-749 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 31 december 2020

Växtodling

Swedish farmers, advisors, authorities and researchers are working together towards the same goal of Zero Eutrophication by reducing losses of nutrients and sediment from agricultural land to streams, lakes and the Baltic Sea. The Focus on Phosphorus project was carried out to test measures of …

Läs mer

Medicintekniska produkter – innehåll och effekt på ledinflammation
Maria Löfgren, Sveriges Lantbruksuniversitet (SLU)

Projektnummer: H-16-47-182 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 28 december 2020

Joint inflammation (osteoarthritis) is a common cause of lameness in horses. There is a need for safe and effective treatments of the disease. Blood derived autologous biological products such as autologous conditioned serum (ACS) and platelet-rich plasma (PRP) are used as intra-articular …

Läs mer

Kostnadseffektiva system för skörd av slybränslen
Daniel Nilsson

Projektnummer: O-17-21-988 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 18 december 2020

Energi & biomassa

During recent decades the area with brushwood has increased in the Swedish rural landscape. A study has shown that the annual harvest of brushwood for fuel purposes could amount to about 6 TWh. Some advantages with the utilization of brushwood as fuel are that the growth areas do not compete with …

Läs mer

Nya behandlingsmetoder för att minska tillväxthämning hos grisar med spiroketal diarré
Anna Rosander

Projektnummer: O-15-20-563 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 17 december 2020

Kött

Brachyspira pilosicoli causes spirochetal diarrhea resulting in reduced growth and great economic losses in pig herds. The disease is treated with antibiotics but today we see an increased incidence of antibiotic resistance in the bacteria, which may lead to difficulties to treat the disease in the …

Läs mer

God juverhälsa hos förstakalvare - en väg till god ekonomi i mjölkföretaget
Karin Persson Waller

Projektnummer: O-16-20-743 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 15 december 2020

Mjölk

Mastitis (udder inflammation) is the most costly disease among dairy cows. Swedish studies show that first parity cows often have udder infections and mastitis at calving, which may have considerable negative effects on their milk production and longevity, but that the prevalence varies among …

Läs mer

Konstellationsbaserad affärsmodellutveckling för lantbruk
Charlotte Norrman

Projektnummer: O-16-21-773 • Status: Avslutat • Datum för slutrapport: 30 november 2020

Matfågel
Växtodling
Energi & biomassa
Kött
Mjölk
Potatis
Trädgård

The main objective of the project is to develop and disseminate an innovative research-based tool kit for development of collaboration-based business models for agricultural companies. Through this, the project contributes to increased profitability within the agricultural sector. The toolkit will …

Läs mer

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
Prenumerera på vårt nyhetsbrev