Naukowczynie z Instytutu Biologii, Biotechnologii i Ochrony Środowiska Uniwersytetu Śląskiego w Katowicach opracowały dwa rozwiązania, dzięki którym w naturalny sposób będzie można chronić uprawy rzepaku przed niektórymi patogenami. W wyniku działania różnych grzybów plony tej popularnej w Polsce rośliny uprawnej mogą być każdego roku mniejsze nawet o kilkadziesiąt procent. Opatentowane rozwiązania oparte są na zastosowaniu endofitycznych szczepów bakterii o właściwościach grzybobójczych.

Wzrost patogenów grzybowych (lewa strona zdjęcia) oraz hamowanie ekspansji grzyba Colletotrichum dematium przez konsorcjum bakterii (prawa strona zdjęcia; bakterie to widoczna rysa na środku płytki)

– Interesujące nas szczepy bakterii są endofityczne, co oznacza, że żyją wewnątrz rośliny. W ramach prowadzonych badań szukamy więc takich rozwiązań, które podpowiada nam sama natura – mówi dr hab. Katarzyna Hupert-Kocurek, prof. UŚ, współautorka patentów. Wszystko zaczęło się od wyizolowania szczepów bakterii, które były testowane pod kątem cech pozwalających im zwalczać grzyby i wspomagających wzrost roślin. – Tę część badań realizowałyśmy wspólnie z dr Darią Chlebek w ramach jej rozprawy doktorskiej – mówi naukowczyni z Uniwersytetu Śląskiego.

Badania pokazały, że szczepy te nie tylko wpływają na rozwój rośliny, ułatwiając np. pobieranie fosforu czy żelaza z gleby i produkując hormony roślinne, lecz również, co ciekawe, hamują wzrost różnych patogenów.

Biotechnolożki do dalszych testów wybrały rzepak ze względu na jego znaczenie. Roślina ta jest powszechnie stosowana w przemyśle spożywczym, a także do produkcji biopaliw. Jak większość roślin uprawnych jest narażona na działanie wielu patogenów. Do tej grupy należy np. grzyb z rodzaju Rhizoctonia. Okazało się, że w warunkach laboratoryjnych wyizolowane szczepy bakterii m.in. Priestia megaterium świetnie radzą sobie z ograniczeniem rozwoju tego konkretnego patogenu.

– Nasze zainteresowanie szczepem rosło. Znamy wiele sposobów zwalczania patogenów rzepaku, ale w większości są to metody chemiczne, mające wiele wad. Środki chemiczne mogą oddziaływać na inne organizmy w środowisku, nie tylko na patogeny. Sporo się teraz mówi chociażby o pszczołach. Ponadto drobnoustroje, w tym patogeny, potrafią się uodpornić na środki chemiczne. Nie bez znaczenia jest też ich pozostałość w glebie czy w pożywieniu, dlatego też coraz częściej, zgodnie z założeniami zrównoważonego rolnictwa, ogranicza się ich stosowanie – wyjaśnia prof. Katarzyna Hupert-Kocurek. Jak podkreśla, metody biologiczne mają więc sporą przewagę i stają się coraz bardziej popularne. Trudno się temu dziwić, ponieważ badania dotyczą szczepów wyizolowanych z roślin funkcjonujących w środowisku naturalnym.

– Efekty naszych badań były tak dobre, że postanowiłyśmy je kontynuować, z myślą o wdrożeniu. Kolejnym krokiem zespołu było przygotowanie projektu w ramach programu MEiN (obecnie MNiSW) „Inkubator Innowacyjności 4.0”, który umożliwił rozpoczęcie tzw. badań doniczkowych. Wyzwaniem jest opracowanie takiej postaci preparatu grzybobójczego, która pozwoli przetrwać szczepom bakterii od momentu produkcji do aplikacji. Jest wiele metod, jak chociażby liofilizacja czy unieruchomienie bakterii na specjalnym nośniku. Istotna jest także ochrona szczepów przed innymi mikroorganizmami obecnymi w środowisku naturalnym.

– W przyszłości rozważamy także nawiązanie współpracy z producentami biopreparatów, bo potencjał naszych opatentowanych rozwiązań jest bardzo duży, a my z pewnością będziemy poszukiwać źródeł finansowania kolejnych etapów badań – mówi badaczka.

– Już teraz w ramach projektu finansowanego przez NCN badamy obecność i ekspresję genów, które pozwalają bakteriom tak skutecznie zwalczać grzyby. Poznanie tych mechanizmów pozwoli lepiej przygotować się do badań nad preparatem, o którym mogłybyśmy pomyśleć w kontekście komercjalizacji – podsumowuje.

Autorkami patentów „Endofityczny szczep bakterii Priestia megaterium oraz jego zastosowania”, a także „Konsorcjum zawierające wyizolowane z roślin, endofityczne szczepy bakterii o aktywności przeciwgrzybowej, sposób jego otrzymywania oraz jego zastosowania” są naukowczynie z Instytutu Biologii, Biotechnologii i Ochrony Środowiska UŚ: dr hab. Katarzyna Hupert- -Kocurek, prof. UŚ, dr Daria Chlebek, dr Bożena Nowak oraz dr hab. Danuta Wojcieszyńska, prof. UŚ.