Riseksplosionssvampen Kosakonia oryziphila NP19 kan bruges som plantevækstfremmer og biologisk pesticid til at undertrykke riseksplosioner af sorten KDML105.

Denne undersøgelse viser, at den rhizosfære-symbiotiske svamp *Kosakonia oryziphila* NP19 isoleret fra risrødder er et lovende plantevækstfremmende biopesticid og biopesticid til bekæmpelse af risklast forårsaget af *Pyricularia oryzae*. In vitro-forsøg blev udført på friske blade fra jasminrisplanter af sorten Khao Dawk Mali 105 (KDML105). Resultaterne viste, at NP19 effektivt hæmmede spiringen af ​​*Pyricularia oryzae*-konidier. *Pyricularia oryzae*-infektion blev hæmmet under tre forskellige behandlingsbetingelser: for det første blev ris koloniseret med NP19 og inokuleret med *Pyricularia oryzae*-konidier; for det andet blev en blanding af NP19 og *Pyricularia oryzae*-konidier påført bladene;
Rhizosfærebakterien *Kosakonia oryziphila* NP19¹⁴blev isoleret fra risrødder (*Oryza sativa* L. cv. RD6). *Kosakonia oryziphila* NP19 har plantevækstfremmende egenskaber, herunder kvælstoffiksering, produktion af indoleddikesyre (IAA) og fosfatopløselighed. Interessant nok producerer *Kosakonia oryziphila* NP19 kitinase^14.Anvendelse af *Kosakonia oryziphila* NP19 på KDML105-risfrø forbedrede risoverlevelsen efter risblastinfektion. Formålet med denne undersøgelse er at (i) belyse den hæmmende mekanisme af *Kosakonia oryziphila* NP19 mod risblast og (ii) undersøge effekten af ​​*Kosakonia oryziphila* NP19 i bekæmpelsen af ​​risblast.

Næringsstoffer spiller en afgørende rolle i planters vækst og udvikling og fungerer som faktorer, der kontrollerer forskellige mikrobielle sygdomme. En plantes mineralernæring bestemmer dens sygdomsresistens, morfologiske eller vævskarakteristika og virulens, eller evnen til at overleve mod patogener. Fosfor kan bremse udviklingen og reducere sværhedsgraden af ​​riseksplosion ved at øge syntesen af ​​fenolforbindelser. Kalium reducerer generelt forekomsten af ​​mange rissygdomme, såsom riseksplosion, bakterielle bladplet, bladskedeplet, stængelråd og bladplet. En undersøgelse foretaget af Perrenoud viste, at gødning med højt kaliumindhold også kan reducere forekomsten af ​​svampesygdomme hos ris og øge udbyttet. Talrige undersøgelser har vist, at svovlgødning kan forbedre afgrødernes resistens over for svampepatogener.²⁷Overskydende magnesium (en bestanddel af klorofyl) kan føre til riseksplosion.²¹Zink kan direkte dræbe patogener og dermed reducere sygdommens sværhedsgrad.²²Feltforsøg viste, at selvom koncentrationerne af fosfor, kalium, svovl og zink i markjorden var højere end i potteforsøget, spredtes riseksplosion stadig gennem risbladene. Jordens næringsstoffer er muligvis ikke særlig effektive til at bekæmpe riseksplosion, da relativ luftfugtighed og temperatur er ugunstige for kraftig patogenangreb.
I feltforsøg blev der påvist Stenotrophomonas maltophilia, P. dispersa, Xanthomonas sacchari, Burkholderia multivorans, Burkholderia diffusa, Burkholderia vietnamiensis og C. gleum i alle behandlinger. Stenotrophomonas maltophilia er blevet isoleret fra rhizosfæren af ​​hvede, havre, agurk, majs og kartoffel og har vist biologisk bekæmpelse.^aktivitetmod Colletotrichum nymphaeae.28 Desuden er det rapporteret, at P. dispersa er effektiv mod sorte^{råd af}sød kartoffel.29 Desuden har R1-stammen af ​​Xanthomonas sacchari vist antagonistisk aktivitet mod riseksplosion og panikelråd forårsaget af Burkholderia^glumae.30Burkholderia oryzae NP19 kan etablere et symbiotisk forhold med risvæv under spiring og blive en endemisk symbiotisk svamp for nogle rissorter. Mens andre jordbakterier kan kolonisere ris efter omplantning, påvirker eksplosionssvampen NP19, når den er koloniseret, flere faktorer i risens forsvarsmekanisme mod denne sygdom. NP19 undertrykker ikke kun væksten af ​​P. oryzae med mere end 50% (se supplerende tabel S1 i online-appendikset), men reducerer også antallet af eksplosionslæsioner på blade og øger udbyttet af ris inokuleret eller koloniseret med NP19 (RBf, RFf-B og RBFf-B) i feltforsøg (figur S3).
Svampen Pyricularia oryzae, som forårsager planteeksplosion, er en hemitrofisk svamp, der kræver næringsstoffer fra værtsplanten under infektion. Planter producerer reaktive iltarter (ROS) for at undertrykke svampeinfektion; Pyricularia oryzae bruger dog en række strategier til at modvirke værtsproducerede ROS.³¹Peroxidaser synes at spille en rolle i patogenresistens, herunder tværbinding af cellevægsproteiner, fortykkelse af xylemvægge, ROS-produktion og neutralisering af hydrogenperoxid.³²Antioxidante enzymer kan fungere som et specifikt ROS-fjernersystem. Gennem deres antioxidante egenskaber hjælper superoxiddismutase (SOD) og peroxidase (POD) med at initiere forsvarsresponser, hvor SOD fungerer som den første forsvarslinje.³³I ris induceres planteperoxidaseaktivitet efter infektion med plantepatogener såsom *Pyricularia oryzae* og *Xanthomonas oryzae pv. Oryzae*.³²I denne undersøgelse steg peroxidaseaktiviteten i ris koloniseret og/eller inokuleret med *Magnaporthe oryzae* NP19; *Magnaporthe oryzae* påvirkede dog ikke peroxidaseaktiviteten. Superoxiddismutase (SOD) katalyserer, som H₂O₂-syntase, reduktionen af ​​O₂⁻ til H₂O₂. SOD spiller en afgørende rolle i planters modstandsdygtighed over for forskellige stressfaktorer ved at afbalancere koncentrationen af ​​H₂O₂ inde i planten og derved forbedre plantens tolerance over for forskellige stressfaktorer³⁴. I denne undersøgelse, i potteeksperimentet, 30 dage efter *Magnaporthe oryzae*-inokulering (30 DAT), var SOD-aktiviteterne i RF- og RBF-grupperne henholdsvis 121,9 % og 104,5 % højere end i R-gruppen, hvilket indikerer en SOD-respons på *Magnaporthe oryzae*-infektion. I både potte- og feltforsøgene var SOD-aktiviteterne i *Magnaporthe oryzae* NP19-inokuleret ris henholdsvis 67,7 % og 28,8 % højere end i den uinokulerede ris 30 dage efter podning. Planternes biokemiske reaktioner påvirkes af miljøet, stresskilden og plantetypen³⁵. Planternes antioxidantenzymaktiviteter påvirkes direkte af miljøfaktorer, som igen påvirker plantens antioxidantenzymaktiviteter ved at ændre plantens mikrobielle samfund.
Risblastsvampen (Kosakonia oryziphila NP19, NCBI-accessionsnummer PP861312), der blev anvendt i dette studie, var stammen¹³isoleret fra rødderne af riskultivaren RD6 i Nakhon Phanom-provinsen, Thailand (16° 59′ 42,9″ N 104° 22′ 17,9″ Ø). Denne stamme blev dyrket i næringsbouillon (NB) ved 30°C og 150 rpm i 18 timer. For at beregne bakteriekoncentrationen blev absorbansen af ​​bakteriesuspensionen ved 600 nm målt. Koncentrationen af ​​bakteriesuspensionen blev justeret til^10⁶CFU/ml med sterilt deioniseret vand (_dH₂ORiseksplosionssvamp (Pyricularia oryzae) blev spot-inokuleret på kartoffeldextroseagar (PDA) og inkuberet ved 25 °C i 7 dage. Svampemyceliet blev overført til risklidagarmedium (2% (w/v) risklid, 0,5% (w/v) sukrose og 2% (w/v) agar opløst i deioniseret vand, pH 7) og inkuberet ved 25 °C i 7 dage. Et steriliseret blad af en modtagelig riskultivar (KDML105) blev placeret på myceliet for at inducere konidier og inkuberet ved 25 °C i 5 dage under kombineret UV- og hvidt lys. Konidier blev opsamlet ved forsigtigt at aftørre myceliet og den inficerede bladoverflade med 10 ml steriliseret 0,025% (v/v) Tween 20-opløsning. Svampeopløsningen blev filtreret gennem otte lag osteklæde for at fjerne myceliet, agaren og risbladene. Konidiekoncentrationen i suspensionen blev justeret til 5 × 10⁵ konidier/ml til yderligere analyse.
Friske kulturer af Kosakonia oryziphila NP19-celler blev fremstillet ved dyrkning i NB-medium ved 37 °C i 24 timer. Efter centrifugering (3047 × g, 10 min) blev cellepelleten opsamlet, vasket to gange med 10 mM fosfatbufret saltvand (PBS, pH 7,2) og resuspenderet i den samme buffer. Den optiske densitet af cellesuspensionen blev målt ved 600 nm, hvilket gav en værdi på ca. 1,0 (svarende til 1,0 × 10⁷ CFU/μl bestemt ved udpladning på næringsagarplader). Konidier af P. oryzae blev opnået ved at suspendere dem i PBS-opløsning og tælle dem ved hjælp af et hæmocytometer. Suspensioner af *K. oryziphila* NP19 og *P. Til bladudstrygningsforsøgene blev K. oryziphila*-konidier fremstillet på friske risblade i koncentrationer på henholdsvis 1,0 × 10⁷ CFU/μL og 5,0 × 10² konidier/μL. Fremstillingsmetoden til risprøven var som følger: 5 cm lange blade fra riskimplantater blev afskåret og placeret i petriskåle foret med fugtigt absorberende papir. Fem behandlingsgrupper blev etableret: (i) R: risblade uden bakteriepodning som kontrol, suppleret med 0,025% (v/v) Tween 20-opløsning; (ii) RB + F: ris inokuleret med K. oryziphila NP19, suppleret med 2 μL konidiesuspension af den svamp, der forårsager riseksplosion; (iii) R + BF: Ris i gruppe R suppleret med 4 μl af en blanding af eksplosionssvampekonidiesuspension og K. oryziphila NP19 (volumenforhold 1:1); (iv) R + F: Ris i gruppe R suppleret med 2 μl suspension af blastsvampekonidier; (v) RF + B: Ris i gruppe R suppleret med 2 μl suspension af blastsvampekonidier blev inkuberet i 30 timer, og derefter blev 2 μl K. oryziphila NP19 tilsat samme sted. Alle petriskåle blev inkuberet ved 25°C i mørke i 30 timer og derefter placeret under kontinuerligt lys. Hver gruppe blev dannet i triplikat. Efter 72 timers dyrkning blev plantevævene observeret og analyseret ved hjælp af scanningselektronmikroskopi (SEM). Kort fortalt blev plantevæv fikseret i fosfatbuffer indeholdende 2,5% (v/v) glutaraldehyd og dehydreret gennem en række ethanolopløsninger. Efter kritisk punkttørring med kuldioxid blev prøverne sputtercoatet med guld og endelig undersøgt ved hjælp af et scanningselektronmikroskop.¹⁵