Baktériumok oltják a növény szomját
A génmanipulált növények ilyen esetekben való alkalmazása, úgy tűnik, nem elég gyors, és sok esetben nem is megfelelő. Szinte azonnali megoldást jelenthetnének viszont a növények gyökérzetén, vagy a növényekben élő gomba-, baktérium-, vírusközösségek. Az extrém körülmények között, például a Mount Everest lejtőin vagy az utahi sivatagban élő növények is mikrobák segítségével élik túl az időjárás okozta stresszt. A tápanyagért cserébe a növénnyel szorosan együttélő (szimbionta) mikrobák segítik a növények talajból történő nitrogénfelvételét, valamint védelmet biztosítanak a hőség, az aszály és a kórokozók ellen.
Mint a New Scientist közli, Russell Rodriguez amerikai kutató már 2002-ben egy olyan fűfélét (Dichanthelium lanuginosum) tanulmányozott, amely a Yellowstone Nemzeti Park 70 Celsius-fokos hőforrásaiban él. A fűmagok sterilezése (és ezáltal a növény belsejében élő úgynevezett endofita gombák elpusztítása) után a növény már nem tudott ilyen magas hőmérsékleten nőni.
Ez az eredmény azt sugallta, hogy egy aszálytűrő növény gyökérszimbionta mikroflórájának egyéb növényekre való átjuttatása talán elősegítené, hogy a fogadó növények kevesebb vizet használjanak. Az elképzelés teszteléséhez Rodriguez és kutatótársai a D. lanuginosum nevű növényben élő fonalas gombák spóráit izolálták, majd 38 Celsius-fokos hőmérsékletig növekedni képes búzamagokra permetezték. A spórákkal kezelt búza 70 Celsius-fokig tudott nőni, és a normális búzánál 50 százalékkal kevesebb vizet igényelt.
A különböző mikrobaközösségek egyéb adottságokkal is képesek ellátni a nekik otthont adó növényeket. Rodriguezék növényben élő mikroszkopikus gombákat izoláltak pl. egy sókedvelő dűnefűből és a nagy magasságokban, akár 5 Celsius-fokon is növő eperből. Az endofiták spóráival bepermetezett rizspalánták só- és hidegtűrővé váltak, ráadásul ötször nagyobbra nőttek és feleannyi vízre volt szükségük, mint a hagyományos rizsnek.
A permetezés hatása azonnali, a magokon már 24 óra múlva több és hosszabb gyökerek kezdenek fejlődni, mint a kezeletlen magokon, és a további vizsgálatokból az is kiderült, hogy a stresszrezisztenciában és az aszálytoleranciában szerepet játszó gének is aktiválódtak a növényekben.
Rodriguez úgy véli, az endofita gombák egy eddig ismeretlen mechanizmus révén indítják be a növények anyagcseréjét. Míg a génmanipulált növényekben egyszerre csak egy anyagcsereút aktiválódik, úgy tűnik, a gombák egyszerre az összeset be tudják indítani. A természet ez esetben is valami olyanra képes, amire az ember még nem.
A kezdeti eredmények azt sugallják, hogy az endofitákkal kezelt növények 35 százalékkal több magot teremnek, mint a kezeletlenek, és a kezelt növények vízigénye is kisebb. A labortesztekből az is kiderül, hogy míg a génmanipulált aszálytűrő növények rosszul növekednek megváltozott időjárási körülmények között, addig a gombákkal kezelteknél ilyen gond nincs.
Rodriguezék most különböző kontinenseken próbálnak endofitákat izolálni, hogy minden terület rendelkezzen saját endofitakönyvtárral. Így elkerülhető, hogy pl. amerikai mikrobaközösséget használjanak mondjuk Afrikában termesztett növényeknél.
Mások is próbálkoznak endofiták „áttelepítésével”. Barrow és Mary Lucero aszálytűrő, sivatagi növényekből származó gombákat és baktériumokat juttattak be paradicsomba, csilibe és fűfélékbe. A kezelés hatására mindhárom növénynek nőtt a „terméshozama”.
Luceroék úgy vélik, hogy miután a mikrobaközösségeket nem ismerjük minden részletében, az egyes mikrobafajok izolálása helyett hatékonyabb, ha a növények gyökeréhez a mikrobaközösséget egészében juttatják el. Ehhez az aszálytoleráns növények gyökereit mulcsozásos (talajtakarásos) módszerrel juttatják a földre, majd a kívánt növényeket az így „beoltott” talajban termesztik. A különböző mikrobák közötti párbeszéd legalább annyira fontos, mint a mikrobák és a növények közötti – állítják a kutatók.
A módszer talán válasz lehet az Egyesült Nemzetek Élelmezésügyi és Mezőgazdasági Szervezetének (FAO) céljai eléréséhez, melyek szerint 2050-re meg kell duplázni a világ élelmiszer-termelését. Miután várható, hogy az elkövetkező évtizedekben az Amerikát sújtóhoz hasonló aszályok egyre gyakoribbá válnak, a növénybiológusok nem nagyon bíznak benne, hogy a pénz- és időigényes génmanipulálással ez a cél elérhető. A biotechnológusok ugyanis nem biztos, hogy az alkalmazott technikáknak köszönhetően olyan gyorsan tudnak dolgozni, hogy ki tudják elégíteni hétmilliárd ember igényét ilyen ütemű éghajlatváltozás mellett. A rohamosan növekvő élelmiszerigény viszont gyors változásokat követel, márpedig a mikrobaközösségek szaporodási sebességük révén ezekre a gyors változásokra mindig is képesek voltak.
