Rīsu sprādzienbīstamās slimības sēni Kosakonia oryziphila NP19 var izmantot kā augu augšanas veicinātāju un bioloģisko pesticīdu, lai nomāktu KDML105 šķirnes rīsu sprādzienbīstamību.

Šis pētījums pierāda, ka no rīsu saknēm izolētā rizosfēras simbiotiskā sēne *Kosakononia oryziphila* NP19 ir daudzsološs augu augšanu veicinošs biopesticīds un biopesticīds rīsu sprādziena, ko izraisa *Pyricularia oryzae*, kontrolei. In vitro eksperimenti tika veikti ar svaigām Khao Dawk Mali 105 (KDML105) šķirnes jasmīna rīsu stādu lapām. Rezultāti parādīja, ka NP19 efektīvi kavē *Pyricularia oryzae* konidiju dīgšanu. *Pyricularia oryzae* infekcija tika kavēta trīs dažādos apstrādes apstākļos: pirmkārt, rīsi tika kolonizēti ar NP19 un inokulēti ar *Pyricularia oryzae* konidijām; otrkārt, lapām tika uzklāts NP19 un *Pyricularia oryzae* konidiju maisījums;
Rizosfēras baktērija *Kosakononia oryziphila* NP19¹⁴tika izolēts no rīsu saknēm (*Oryza sativa* L. cv. RD6). *Kosakonia oryziphila* NP19 piemīt augu augšanu veicinošas īpašības, tostarp slāpekļa fiksācija, indoletiķskābes (IAA) ražošana un fosfātu šķīdināšana. Interesanti, ka *Kosakonia oryziphila* NP19 ražo hitināzi^14.*Kosakonia oryziphila* NP19 lietošana KDML105 rīsu sēklās uzlaboja rīsu izdzīvošanu pēc rīsu sprādziena infekcijas. Šī pētījuma mērķis ir (i) noskaidrot *Kosakonia oryziphila* NP19 inhibējošo mehānismu pret rīsu sprādzienu un (ii) izpētīt *Kosakonia oryziphila* NP19 ietekmi rīsu sprādziena kontrolē.

Barības vielām ir izšķiroša nozīme augu augšanā un attīstībā, jo tās ir faktori, kas kontrolē dažādas mikrobu slimības. Auga minerālvielu uzturs nosaka tā izturību pret slimībām, morfoloģiskās vai audu īpašības un virulenci jeb spēju izdzīvot pret patogēniem. Fosfors var palēnināt rīsu sprādziena attīstību un samazināt tā smagumu, palielinot fenola savienojumu sintēzi. Kālijs parasti samazina daudzu rīsu slimību, piemēram, rīsu sprādziena, bakteriālās lapu plankumainības, lapu apvalka plankumainības, stublāju puves un lapu plankumainības, sastopamību. Perrenoud pētījums parādīja, ka mēslošanas līdzekļi ar augstu kālija saturu var arī samazināt rīsu sēnīšu slimību sastopamību un palielināt ražu. Daudzi pētījumi ir parādījuši, ka sēra mēslošanas līdzekļi var uzlabot kultūraugu izturību pret sēnīšu patogēniem.²⁷Pārmērīgs magnija (hlorofila sastāvdaļas) daudzums var izraisīt rīsu sprāgšanu.²¹Cinks var tieši iznīcināt patogēnus, tādējādi samazinot slimības smagumu.²²Lauka izmēģinājumi parādīja, ka, lai gan fosfora, kālija, sēra un cinka koncentrācija lauka augsnē bija augstāka nekā podu eksperimentā, rīsu sprādzienbīstamība joprojām izplatījās caur rīsu lapām. Augsnes barības vielas var nebūt īpaši efektīvas rīsu sprādzienbīstamības apkarošanā, jo relatīvais mitrums un temperatūra ir nelabvēlīgi spēcīgai patogēnu invāzijai.
Lauka izmēģinājumos visās apstrādes metodēs tika konstatētas Stenotrophomonas maltophilia, P. dispersa, Xanthomonas sacchari, Burkholderia multivorans, Burkholderia diffusa, Burkholderia vietnamiensis un C. gleum. Stenotrophomonas maltophilia ir izolēta no kviešu, auzu, gurķu, kukurūzas un kartupeļu rizosfēras un ir uzrādījusi biokontroli.^aktivitātepret Colletotrichum nymphaeae.28 Turklāt ir ziņots, ka P. dispersa ir efektīvs pret melnajām^puvesaldais kartupelis.29 Turklāt Xanthomonas sacchari R1 celms ir uzrādījis antagonistisku aktivitāti pret rīsu sprādzienu un skaraino puvi, ko izraisa Burkholderia.^glūmas.30Burkholderia oryzae NP19 dīgšanas laikā var izveidot simbiotiskas attiecības ar rīsu audiem un kļūt par endēmisku simbiotisku sēnīti dažām rīsu šķirnēm. Kamēr citas augsnes baktērijas var kolonizēt rīsus pēc pārstādīšanas, blastu slimības sēne NP19, kad tā ir kolonizēta, ietekmē vairākus faktorus rīsu aizsardzības mehānismā pret šo slimību. NP19 ne tikai nomāc P. oryzae augšanu par vairāk nekā 50% (sk. S1. papildtabulu tiešsaistes pielikumā), bet arī samazina blastu slimības bojājumu skaitu uz lapām un palielina ar NP19 (RBf, RFf-B un RBFf-B) inokulēto vai kolonizēto rīsu ražu lauka izmēģinājumos (S3. attēls).
Sēne Pyricularia oryzae, kas izraisa augu spraigumu, ir hemitrofa sēne, kurai infekcijas laikā no saimniekauga ir nepieciešamas barības vielas. Augi ražo reaktīvās skābekļa sugas (ROS), lai nomāktu sēnīšu infekciju; tomēr Pyricularia oryzae izmanto dažādas stratēģijas, lai neitralizētu saimnieka ražotos ROS.³¹Šķiet, ka peroksidāzēm ir nozīme patogēnu rezistencē, tostarp šūnu sieniņu olbaltumvielu savstarpējā saistīšanā, ksilēmas sieniņu sabiezēšanā, ROS ražošanā un ūdeņraža peroksīda neitralizēšanā.³²Antioksidantu enzīmi var kalpot kā specifiska ROS savākšanas sistēma. Pateicoties savām antioksidanta īpašībām, superoksīda dismutāze (SOD) un peroksidāze (POD) palīdz uzsākt aizsardzības reakcijas, SOD kalpojot kā pirmā aizsardzības līnija.³³Rīsos augu peroksidāzes aktivitāte tiek inducēta pēc inficēšanās ar augu patogēniem, piemēram, *Pyricularia oryzae* un *Xanthomonas oryzae pv. Oryzae*.³²Šajā pētījumā peroksidāzes aktivitāte palielinājās rīsos, kas kolonizēti un/vai inokulēti ar *Magnaporthe oryzae* NP19; tomēr *Magnaporthe oryzae* neietekmēja peroksidāzes aktivitāti. Superoksīda dismutāze (SOD), kā H₂O₂ sintāze, katalizē O₂⁻ reducēšanu līdz H₂O₂. SOD ir izšķiroša loma augu izturībā pret dažādiem stresa faktoriem, līdzsvarojot H₂O₂ koncentrāciju augā, tādējādi uzlabojot auga toleranci pret dažādiem stresa faktoriem³⁴. Šajā pētījumā, veicot eksperimentu podos, 30 dienas pēc *Magnaporthe oryzae* inokulācijas (30 DAT), SOD aktivitāte RF un RBF grupās bija attiecīgi par 121,9% un 104,5% augstāka nekā R grupā, kas norāda uz SOD reakciju uz *Magnaporthe oryzae* infekciju. Gan podu, gan lauka eksperimentos SOD aktivitāte *Magnaporthe oryzae* NP19 inokulētos rīsos bija attiecīgi par 67,7% un 28,8% augstāka nekā neinokulētos rīsos 30 dienas pēc inokulācijas. Augu bioķīmiskās reakcijas ietekmē vide, stresa avots un auga tips³⁵. Augu antioksidantu enzīmu aktivitāti tieši ietekmē vides faktori, kas savukārt ietekmē augu antioksidantu enzīmu aktivitāti, mainot augu mikrobu kopienu.
Šajā pētījumā izmantotā rīsu sprādziena slimības sēne (Kosakonía oryziphila NP19, NCBI piekļuves numurs PP861312) bija celms¹³izolēts no rīsu šķirnes RD6 saknēm Nakhon Phanom provincē, Taizemē (16° 59′ 42,9″ N 104° 22′ 17,9″ E). Šo celmu kultivēja barības vielu buljonā (NB) 30°C temperatūrā un ar ātrumu 150 apgr./min 18 stundas. Lai aprēķinātu baktēriju koncentrāciju, tika mērīta baktēriju suspensijas absorbcija pie 600 nm. Baktēriju suspensijas koncentrācija tika pielāgota^10⁶CFU/ml ar sterilu dejonizētu ūdeni (_dH₂ORīsu sprādzienbīstamo sēnīti (Pyricularia oryzae) punktinokulēja uz kartupeļu dekstrozes agara (PDA) un inkubēja 25°C temperatūrā 7 dienas. Sēnītes micēlijs tika pārnests uz rīsu kliju agara barotni (2% (s/v) rīsu klijas, 0,5% (s/v) saharozes un 2% (s/v) agara, izšķīdināts dejonizētā ūdenī, pH 7) un inkubēja 25°C temperatūrā 7 dienas. Uz micēlija tika novietota sterilizēta uzņēmīgas rīsu šķirnes (KDML105) lapa, lai inducētu konidijas, un inkubēta 25°C temperatūrā 5 dienas kombinētā UV un baltā gaismā. Konidijas tika savāktas, viegli noslaukot micēliju un inficēto lapas virsmu ar 10 ml sterilizēta 0,025% (v/v) Tween 20 šķīduma. Sēnītes šķīdums tika filtrēts caur astoņiem marles slāņiem, lai noņemtu micēliju, agaru un rīsu lapas. Turpmākai analīzei konidiju koncentrācija suspensijā tika noregulēta līdz 5 × 10⁵ konidijas/ml.
Svaigas Kosakonia oryziphila NP19 šūnu kultūras tika sagatavotas, kultivējot NB vidē 37 °C temperatūrā 24 stundas. Pēc centrifugēšanas (3047 × g, 10 min) šūnu nogulsnes tika savāktas, divas reizes mazgātas ar 10 mM fosfātu buferšķīdumu (PBS, pH 7,2) un atkārtoti suspendētas tajā pašā buferšķīdumā. Šūnu suspensijas optiskais blīvums tika mērīts pie 600 nm, iegūstot aptuveni 1,0 vērtību (ekvivalents 1,0 × 10⁷ CFU/μl, noteikts, uzklājot uz barības vielu agara plāksnēm). P. oryzae konīdijas tika iegūtas, suspendējot tās PBS šķīdumā un saskaitot, izmantojot hemocitometru. *K. oryziphila* NP19 un *P. suspensijas. Lapu uztriepes eksperimentiem K. oryziphila* konidijas tika sagatavotas uz svaigām rīsu lapām koncentrācijās attiecīgi 1,0 × 10⁷ CFU/μL un 5,0 × 10² konidijas/μL. Rīsu paraugu sagatavošanas metode bija šāda: no rīsu stādiem tika nogrieztas 5 cm garas lapas un ievietotas Petri trauciņos, kas izklāti ar samitrinātu absorbējošu papīru. Tika izveidotas piecas apstrādes grupas: (i) R: rīsu lapas bez baktēriju inokulācijas kā kontrolei, papildinātas ar 0,025% (v/v) Tween 20 šķīdumu; (ii) RB + F: rīsi, inokulēti ar K. oryziphila NP19, papildināti ar 2 μL rīsu sprādzienu izraisošās sēnītes konidiju suspensijas; (iii) R + BF: R grupas rīsi, papildināti ar 4 μl sprādzienu izraisošās sēnītes konidiju suspensijas un K. oryziphila NP19 maisījuma (tilpuma attiecība 1:1); (iv) R + F: R grupas rīsi, kas papildināti ar 2 μl blastu sēnīšu konidiju suspensijas; (v) RF + B: R grupas rīsi, kas papildināti ar 2 μl blastu sēnīšu konidiju suspensijas, tika inkubēti 30 stundas, un pēc tam tajā pašā vietā tika pievienoti 2 μl K. oryziphila NP19. Visas Petri trauciņus inkubēja 25°C temperatūrā tumsā 30 stundas un pēc tam novietoja nepārtrauktā apgaismojumā. Katra grupa tika veidota trīs reizes. Pēc 72 stundu kultivēšanas augu audi tika novēroti un analizēti, izmantojot skenējošo elektronu mikroskopiju (SEM). Īsumā, augu audi tika fiksēti fosfātu buferšķīdumā, kas satur 2,5% (v/v) glutaraldehīda, un dehidrēti, izmantojot virkni etanola šķīdumu. Pēc kritiskā punkta žāvēšanas ar oglekļa dioksīdu paraugi tika pārklāti ar zeltu, izsmidzinot to, un visbeidzot pārbaudīti, izmantojot skenējošo elektronu mikroskopu.¹⁵