Uporaba krompirjeve mikrobiote za modulacijo imunskega sistema krompirja in njegove rasti

Razumevanje kompleksnih interakcij med rastlinami in ostalimi organizmi v okolju je ključno za zagotavljanje razvoja bolj učinkovitega in trajnostnega pridelovanja poljščin. Patogeni in škodljivci lahko, kljub uporabi kemičnih pesticidov, povzročijo tudi do 80 % izgube pridelka. Po drugi strani pa lahko podskupina rastlinske mikrobiote, vključno z nekaterimi endofiti, z neposrednim spodbujanjem rasti rastlin ali s ojačanjem imunskega odziva pozitivno vpliva na sposobnosti rastlin. Mehanizmi interakcij rastline s patogenim so zelo podrobno poznani, malo pa je znanega o mehanizmih, ki se v rastlini sprožijo kot odziv na interakcijo z njenimi endofiti. V projektu bomo preučevali krompir, kot eno najpomembnejših poljščin, v interakciji z tremi mikroorganizmi, ki so bili v preliminarnih poskusih v našem laboratoriju izolirani in identificirani kot endofiti krompirja. Za boljše razumevanje interakcije krompir-endofit bomo povezali metode celične biologije, sintezne biologije in sistemske biologije ter preučevali lokalne in sistemske odzive. Po eni strani bomo preučevali fiziologijo endofita in situ, in planta ter na polju. Po drugi strani bomo z eksperimentalno zasnovo na več moleuklarnih nivojih, vključno s transkriptomiko in epigenomiko, v kombinaciji s konfokalnim slikanjem in mikrodisekcijo tkiva pridobili vpogled v prostorski odziv rastline na endofite. Da bi bolje razumeli, kako endofiti sistemsko vplivajo na imunski sistem krompirja, bomo testirali delovanje rastlin, koloniziranih z endofiti, v interakciji s krompirjevim virusom Y (PVY), ki velja za gospodarsko najpomembnejši virusni patogen krompirja, ter v interakciji s koloradskim hroščem, njegovim največjim insektnim škodljivcem. Na ta način bomo ocenili potencialne koristne učinke endofitov na razvoj obrambe pred patogeni in škodljivci. Podatki pridobljene v različnih fazah izvajanja projekta bomo integrirani in s pomočjo statističnega modeliranja in analizami omrežij postavili hipoteze o mehanizmih interakcije med rastlino in njenim endofitom. Hipoteze bodo potrjene v naknadno zasnovanih eksperimentih, prilagojenim naravi hipoteze. Predlagani projekt bo torej omogočil preboj v razumevanju interakcije krompirja in njegove mikrobiote ter usmeril raziskave k novim strategijam za trajnostno kmetijstvo.