Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl
Agro Forskning DCA

Nematoder kan blive beskyttet af mikrober på deres overflade

Nematoder og mikrober sameksisterer i forskellige omgivelser, men de gør mere end blot sameksistere. Hos mennesker og insekter bruger parasitiske nematoder værts- og endosymbiotiske mikrober som assistance. Men sker det samme med plante parasitære nematoder i jorden og i rødderne på de planter, de angriber?

Unge nematoder. Foto: Md. Maniruzzaman Sikder

Der findes mange forskellige arter nematoder, og de lever i meget forskellige miljøer, nogle er parasitære og andre er gavnlige for f.eks. næringsstofomsætning. Nogle lever i jorden og andre er insektparasitiske. Nogle er endda kendt for at inficere mennesker. Planteparasitiske nematoder findes overalt, og de er fortsat et vanskeligt globalt problem at behandle i afgrøder.

”Planteparasitiske nematoder kan forårsage megen skade på afgrøderne, hvilket resulterer i store udbyttetab. Kemiske nematicider er for de flestes vedkommende taget af markedet  på grund af deres skadelige indvirkning på miljøet. Derfor er biologisk bekæmpelse blevet et godt alternativ, men problemet er, at mange biologiske stoffer ikke er særlig effektive,” forklarer postdoktor Olivera Topalovic fra Institut for Agroøkologi.

Microber skaber forbindelser med nematoder

”Vi mener, at en del af grunden til den lave effektivitet af forskellige biologiske stoffer kan være forårsaget af de mikrober, der naturligt er forbundet med nematoder i jorden,” siger Olivera Topalovic.

Imidlertid er sameksistensen mellem planteparasitære nematoder og deres tilknyttede mikrober ikke blevet undersøgt så udførligt som for ikke-parasitiske jordnematoder såvel som menneske- og insektparasitter. Ved at samle studier af disse typer nematoder har forskere fra Institut for Agroøkologi ved Aarhus Universitet trukket paralleller til den nyeste viden om planteparasitiske nematoder.

Nematoder hos mennesker

Der har været flere undersøgelser inden for menneskers sundhed, som viser, hvad der sker, når nematoder parasiterer mennesker.

”Normalt er nematoder, der forårsager en infektion, ikke interesseret i at dræbe værten, da de ønsker at bo der. Vi fandt ud af, at op til 1,5 millioner mennesker smittes af nematoder hvert år, og på en eller anden måde har nematoderne fundet en måde at undertrykke det menneskelige immunsystem for at overleve,” siger Olivera Topalovic.

Undersøgelser viser, at når nematoder er til stede i den menneskelige krop, er der en berigelse af visse menneskelige tarmmikrober. Denne berigelse ses ikke uden nematodernes tilstedeværelse, hvilket kan tyde på, at de to arbejder sammen, og at mikroberne på en eller anden måde hjælper nematoderne med at undertrykke immunsystemet og omvendt. 

Det er det samme hos insekter

Inden for entomologi har der været lignende undersøgelser, der viser insektpatogene nematoder, som bærer symbiotiske mikrober i deres tarme, og når nematoderne først kommer ind i det, der typisk er larvestadiet i insekter, frigives mikroberne, og de producerer toksiner, der dræber værten.

”Disse undersøgelser viser, at der foruden de endosymbiotiske bakterier, som nematoder bringer ind i værten, kan være nogle mikrober i værten, der hjælper dem med at blive beskyttet mod insektimmunsystemet. Det indikerer, at visse mikrober og nematoder samarbejder, hjælper og beskytter hinanden,” siger Olivera Topalovic.

Desuden viser undersøgelser med den mest kendte fritlevende nematode, Caenorhabditis elegans, at specifikke tarmmikrober beskytter nematoden mod patogene mikrober, og at denne beskyttelse er yderst artsspecifik.

Ved at trække paralleller til studier inden for menneskers sundhed, entomologi og fritlevende nematoder i jord er det muligt at skabe et billede af, hvad der kan ske med det mindre udforskede samarbejde mellem planteparasitiske nematoder og jordmikrober. 

Mikrober på nematodernes kropsoverflade

”Planteparasitiske nematoder har en meget lille mund, der ligner meget tynde nåle, så åbningen er for lille til, at de udvendige mikrober kan trænge ind i nematodernes krop, derfor vi fokuserer på mikrober, der er fastgjort til nematodeoverfladen, og vi tror, de hjælper med at beskytte nematoden på forskellige måder,” siger Olivera Topalovic.

En måde, hvorpå mikrober kan beskytte nematoder mod antagonistiske mikrober, er at udkonkurrere dem.

”De nematode-beskyttende mikrober kan direkte aktivere visse beskyttelsesveje i nematodeimmunsystemet. Andre mikrober kan beskytte nematoder ved at udkonkurrere de antagonistiske mikrober, fordi de ganske enkelt dækker hele nematodens krop, så ingen anden mikrober kan være der. Derudover kan de beskyttende mikrober undertrykke antagonistiske mikrober ved at producere toksiner,” siger Olivera Topalovic.

En tredje måde, hvorpå mikrober kan hjælpe nematoder, er, når nematoderne kommer ind i planterødderne med tilsluttede mikrober. 

”Vi mener, at mikroberne hjælper med at undertrykke plantens immunsystem eller hjælper ved at dræbe de nematode-antagonistiske mikrober, der findes i rodsystemet,” forklarer Olivera Topalovic. 

Bane vejen for ny forskning

Den her oversigt og de paralleller forskerne drager til tidligere forskning inden for forskellige områder kan være med til at bane vejen for fremtidig forskning i nematoder og beskyttende mikrober.

”Vi er faktisk allerede startet. I øjeblikket arbejder vi på at differentiere, hvilke mikrober, der er knyttet til levende og døde nematoder efter at have været udsat for forskellige behandlinger. Med andre ord udsætter vi nematoder for jordmikrober og visse bakterier, og efter et par dage dør nogle af dem, og nogle lever stadig. Vi bruger en næste generations sekventeringsmetode til at undersøge, hvilke mikrober, der er knyttet til de levende og døde nematoder, og vi antager, at der på de overlevede nematoder vil være nogle mikrober med en beskyttende funktion, mens der på de døde nematoder vil være mere antagonistiske. Det er en måde at finde ud af, hvilke mikrober der er beskyttende, og hvilke der ikke er,” siger Olivera Topalovic. 

Det er vigtigt og afgørende for en effektiv bekæmpelse af plante parasitære nematoder, at forstå den mikrobiel-støttede plante-nematode-ydeevne, derfor stopper forskningen ikke her med gennemgangen af ??resultater fra andre forskningsområder.

Yderligere oplysninger
Vi bestræber os på, at alle vores artikler lever op til Danske Universiteters principper for god forskningskommunikation. På den baggrund er artiklen suppleret med følgende oplysninger:
Studietype:Peer reviewed oppion artikel (litteratur review)
Finansiering: Independent Research Fund Denmark, bevillingsnr. 9041-001398
Samarbejdspartnere:Institut for Agroøkologi ved Aarhus Universitet
Læs mere: Artiklen: "Can microorganisms assist the survival and parasitism of plant-parasitic nematodes?” er offentliggjort i tidsskriftet Trends in Parasitology. Det er skrevet af Olivera Topalovic og Mette Vestergård
Interessekonflikt:Ingen
Kontakt:

Postdoktor Olivera Topalovic, Institut for Agroøkologi, Aarhus Universitet. Mail: otopalovic@agro.au.dk

Seniorforsker Mette Vestergård, Institut for Agroøkologi, Aarhus Universitet. Mail: mvestergard@agro.au.dk