文摘
虽然他们很小,细菌执行一些非常重要的工作,帮助我们做出健康食品。粮食生产开始在地里种植植物了。在这里,细菌生活在土壤中帮助植物生长强壮和高大,他们甚至可以保护植物免受一些疾病。这种方式,细菌是帮助植物来保持健康,帮助农民种植很多食物不使用太多的农药。收获后,细菌甚至更多的工作要做的食物是美味的和对你的健康有益,通过发酵的超级食品如泡菜,康普茶,纳豆。细菌的一个例子,可以做这两种工作纳豆枯草芽孢杆菌,我们调查了是什么让它如此有用的和重要的物种。我们发现纳豆细菌产生重要的酶,可以攻击真菌会导致植物病害。
“生物防除”是什么?
微小的细菌生活在土壤中可以做大量的重要的工作,帮助我们做出有营养和健康的食物,不破坏环境。一些土壤细菌可以保护作物如大豆植物抵抗真菌疾病,可能会导致感染。我们使用术语生物电控制当我们使用一个生物体来保护我们的食物。你能想到的生物电控制的例子,像使用猫让老鼠远离食物,或使用瓢虫吃蚜虫能破坏庄稼。生物防除帮助我们限制不使用化学杀虫剂有害生物的生长。农药可以有大量的对环境的有害影响,如杀死昆虫授粉的植物和杀死微生物,使植物健康。
在我们的工作,我们正在研究如何可以控制细菌真菌的生长,导致农作物疾病。通常情况下,农民使用化学杀虫剂来控制这些真菌,但许多真菌正在成为抵抗杀虫剂和不再受到他们的影响,所以他们越来越难以控制。这意味着农民使用农药越来越多,导致生态破坏,并使耐药性传播更多!使用土壤细菌对真菌的生物防除意味着农民可以使用更少的化学农药领域农作物正在增长。减少农药的使用对土壤,空气,水,和昆虫授粉的植物,所以这些细菌是整个环境保护,以及帮助我们种植食物。
的纳豆细菌是Super-Fermenter !
我们收获的食物后,有时在工厂经过处理使它成为准备吃的东西,和土壤细菌中经常使用这些过程。事实上,许多细菌在食品生产使用的工具非常类似于其他细菌物种使用的工具控制真菌的土壤中。细菌的物种之一。纳豆枯草芽孢杆菌可以做这两个事情!
的纳豆细菌的一部分芽孢杆菌群的物种被发现在世界各地的土壤。这种细菌已被用于在日本很长时间的食物也被称为纳豆。这种食物的时候纳豆细菌把大豆变成粘稠,stinky-food物质,通过这一过程被称为发酵。纳豆在日本很受欢迎,它是一种常见的小吃,早餐食品,吃芥末和酱油。事实上,纳豆食品在日本生产使用纳豆枯草芽孢杆菌发酵大正时期,自第一次世界大战之后。的纳豆细菌也在日本流行文化的象征人物的漫画漫画和动画系列Moyasimon:农业的故事一个可爱的细菌被称为纳豆。他的工作在农场的纳豆发酵大豆使人类的字符来吃。
也变得很流行在世界其他地方吃纳豆,因为现在我们知道发酵食品对人类健康很好(1]。现在许多发酵食品和饮料在商店,包括康普茶,泡菜,泡菜豆豉,和酸奶,这些食物可以帮助我们消化。纳豆富含纤维和含有很多维生素K,我们需要变得强壮和健康的骨骼。通过发酵大豆为纳豆,我们纳豆细菌是做出美味的小吃,非常适合你的肚子和你的整个身体!
如何纳豆控制会导致植物病害的真菌?
由于最近的一个项目中,我参与了,现在我们也知道我们的纳豆细菌可能是预防真菌疾病做出很大的贡献在一些植物。的纳豆细菌,我们看到许多重要的行为显示在其他plant-protecting细菌。特别是,纳豆细菌可以非常有效地攻击保护真菌细胞的细胞壁(2]。真菌,像那些可以在大豆植物引起疾病,长期以来,薄的细胞快速增长通过扩展一个边缘细胞的前锋在一个方向上,形成细链称为细丝。这些细胞有强烈的外部层叫做真菌细胞墙部分是由材料几丁质(图1)。甲壳素是一种多糖,这是一个很长的由大量的小分子糖分子连接在一起,和它是刚性很强。它就像一套盔甲,保护真菌细胞从环境和攻击其他微生物。这也使得真菌细胞强大到足以进入植物组织,这是植物感染通常开始。
- 图1——真菌细胞壁是强层外的真菌细胞,保护细胞免受杀害。
- 如果破碎细胞壁,真菌会死,它将无法感染植物。真菌细胞壁是由一个强大的多糖(长链碳水化合物)称为甲壳素、蛋白质以及另一个名为葡聚糖的多糖。土壤中的细菌产生的酶可以攻击甲壳素和把它分成小块称为寡糖(碳水化合物链较短)。
酶可以将甲壳素分解成小块对抗真菌,因此是一个非常强大的武器,因为他们破坏的盔甲,让真菌细胞暴露和死亡。Plant-protecting土壤中的细菌产生的酶几丁质酶可以保护植物免受感染真菌。事实上,土壤细菌产生的几丁质酶是生物防除(最重要的一个方面3]。细菌几丁质酶也非常重要的整个土壤生态系统的健康和生育能力,因为他们死真菌细胞分解成小分子的细菌可以吃。这是至关重要的碳和其他元素的回收4),毕竟,使地球上的生命!
在我们最近的实验中,我们表明,土壤细菌纳豆枯草芽孢杆菌能产生的酶分解真菌细胞壁的几丁质(图2)。在我们的实验室的测试中,这些酶可以将几丁质多糖转化为小分子低聚糖,他们也可以分解真菌细胞壁的大团当这些团孵化酶。
- 图2,我们成长的文化纳豆枯草芽孢杆菌和治疗他们通过添加几丁质,全死真菌细胞,或者从死真菌细胞真菌细胞壁。
- 我们测量了多少细菌产生的几丁质酶活性在每个治疗条件。你可以清楚地看到,处理甲壳素生产没有造成更多的几丁质酶活动,但治疗真菌细胞或真菌细胞壁有很大的影响力。
然而,我们惊讶地发现,纳豆细菌不喜欢吃几丁质本身,它不会产生几丁质酶酶如果甲壳素是唯一能找到的材料。相反,纳豆细菌需要找到一个完整的真菌细胞壁之前会产生几丁质酶酶。
接下来会发生什么在我们的研究?
我们的研究结果告诉我们纳豆细菌能当有真菌在当地环境中,并开始产生强大的几丁质酶的酶来分解真菌细胞壁的最强的部分。我们的结果也告诉我们,我们可以增加生物电控制的行为纳豆枯草芽孢杆菌通过混合真菌细胞壁从死到土壤里去的。其他研究人员已经表明,对其他细菌,只添加几丁质土壤会导致增加生产几丁质酶(5]。但是对于我们纳豆细菌,更复杂的故事。
在我们的测试中,纳豆枯草芽孢杆菌也产生分解蛋白质的酶,这是另一个重要的组件在真菌细胞壁(图1)。我很激动,因为这是使用了相同的酶生产纳豆食品!protein-degrading酶已经知道了很长时间,但是现在我们看到了一个全新的使用。
我们现在做一些额外的实验来测试我们的方法是否增加几丁质酶产量可以增加的生物电控制能力纳豆枯草芽孢杆菌并使其更有效地杀死真菌,可能危害植物。到目前为止,它看起来很有前途,我们可以看到,一些真菌我们已经测试了由我们的强烈影响纳豆细菌。这意味着纳豆从Moyasimon动漫角色实际上是执行两个出色的工作在农场和两种不同的方式帮助我们有一个好的健康食品的供应!
术语表
生物电控制:↑生物控制植物病害的使用,而不是使用化学杀虫剂。一个例子是使用细菌控制真菌能破坏植物。
发酵:↑一个过程使用酶微生物分解某些食物,把食物转化为一种不同的物质。常见的发酵产品包括啤酒和酸奶。
几丁质:↑非常强烈的真菌多糖在墙上发现细胞,能够保护细胞免受环境和帮助植物细胞真菌感染。
多糖:↑长链的糖分子通过强大的化学键连接。例如,纤维素是由长链的糖葡萄糖。甲壳素是一种由真菌多糖。
酶:↑一种蛋白质,可以催化反应,使或打破化学键等碳水化合物。酶分解碳水化合物是非常具体的,只在几丁质,纤维素,或其他多糖。
几丁质酶:↑一种酶,几丁质多糖分解成小块,称为chitin-oligosaccharides。
低聚糖:↑短链的糖分子通过强大的化学键连接。低聚糖酶分解多糖时形成成更小的碎片。
的利益冲突
作者说,这项研究是在没有进行任何商业或金融关系可能被视为一个潜在的利益冲突。
原始的文章
↑Schonbichler,。Diaz-Moreno, s M。斯利瓦斯塔瓦,V。麦基,l . s . 2020。探索潜在的真菌对抗和细胞壁的攻击纳豆枯草芽孢杆菌。前面。Microbiol。11:521。doi: 10.3389 / fmicb.2020.00521
引用
[1]↑Dimidi E。考克斯,s R。罗西,M。惠兰,k . 2019。发酵食品:定义和特征,对肠道微生物群的影响和对胃肠健康和疾病的影响。营养物质。11:1806。doi: 10.3390 / nu11081806
[2]↑Schonbichler,。Diaz-Moreno, s M。斯利瓦斯塔瓦,V。麦基,l . s . 2020。探索潜在的真菌对抗和细胞壁的攻击纳豆枯草芽孢杆菌。前面。Microbiol。11:521。doi: 10.3389 / fmicb.2020.00521
[3]↑贝尔,s和解决方案,美国2013。细菌几丁质degradation-mechanisms和地步策略。前面。Microbiol。4:149。doi: 10.3389 / fmicb.2013.00149
[4]↑麦基,l·S。曼,a . r . 2019。“有机化合物降解,微生物分泌的酶”健康和生物修复土壤中微生物和酶、eds a Kumar和s·夏尔马(新加坡:激飞新加坡)(2019)。225 - 54页。
[5]↑Cretoiu, m . S。、Korthals g·W。维瑟,j . h . M。,范Elsas j . d . 2013。甲壳素修正案增加土壤向植物病原体和调节suppressiveness actinobacterial和oxalobacteraceal社区在一个实验性的农业领域。达成。环绕。Microbiol。79:5291。doi: 10.1128 / AEM.01361-13