Mykobiom roślinny a toksyczność metali dla roślin – przypadek Arabidopsis arenosa

Badanie mechanizmów odpowiadających za odporność roślin na stres powodowany wysoką akumulacją metali w środowisku jest ważne w kontekście przywracania wartości przyrodniczych terenom zniszczonym przez działalność człowieka, zwłaszcza działalność przemysłową. Wiadomo, że rośliny radzą sobie z nadmiarem metali w podłożu, stosując co najmniej dwie różne strategie – mogą przeciwdziałać przenikaniu jonów metali do korzeni i dalej, do organów nadziemnych, i/lub dokonywać ich detoksykacji (np. poprzez chelatowanie i lokowanie w wakuolach). Wydaje się też, że pewną rolę w kształtowaniu tolerancji roślin na metale odgrywa mykobiom roślinny, tj. zespół grzybów rozwijających się w i na roślinie. Zagadnienie to jest jak dotąd dość słabo poznane.

Niedawno na łamach Environmental Microbiology oraz Science of The Total Environment ukazały się prace, z udziałem Agnieszki Domki z naszego Instytutu, poświęcone mykobiomowi Arabidopsis arenosa – rośliny często spotykanej w siedliskach antropogenicznych zanieczyszczonych metalami. Autorzy ustalili, że obecność metali w podłożu w ilościach toksycznych dla roślin prowadzi do spadku różnorodności grzybów glebowych oraz do zmian w strukturze mykobiomu A. arenosa, m.in. znaczącego ograniczenia występowania Agaricomycetes u tej rośliny. Okazało się też, że endofityczne drożdże Sporobolomyces ruberrimus, wyizolowane z tkanek A. arenosa pochodzących terenów pogórniczych, silnie skażonych metalami, potrafią obniżać biodostępność żelaza, czyniąc ten metal mniej toksycznym dla rośliny. Co ciekawe, wspomniane drożdże wpływają również na roślinne mechanizmy związane z poborem i transportem żelaza – hamują ich działanie w warunkach nadmiaru tego metalu w podłożu – o czym można przeczytać we wcześniejszej pracy Agnieszki Domki, opublikowanej w Plant, Cell & Environment.

Zachęcamy do lektury wszystkich trzech artykułów:

Ważny R., Jędrzejczyk R.J., Domka A., Pliszko A., Kosowicz W., Githae D., Rozpądek P. 2023. How does metal soil pollution change the plant mycobiome? Environmental Microbiology in press. DOI

Jędrzejczyk R.J., Gustab M., Ważny R., Domka A., Jodłowski P.J., Sitarz M., Bezkosty P., Kowalski M., Pawcenis D., Jarosz K., Sebastian V., Łabaj P.P., Rozpądek P. 2023. Iron inactivation by Sporobolomyces ruberrimus and its potential role in plant metal stress protection. An in vitro study. Science of The Total Environment 870: 161887. DOI

Domka A., Jędrzejczyk R., Ważny R., Gustab M., Kowalski M., Nosek M., Bizan J., Puschenreiter M., Vaculίk M., Kováĉ J., Rozpądek P. 2023. Endophytic yeast protect plants against metal toxicity by inhibiting plant metal uptake through an ethylene-dependent mechanism. Plant, Cell & Environment 46: 268–287. DOI

Kultura in vitro A. arenosa na podłożu zawierającym Zn, Fe i Cd – rośliny inokulowane S. ruberrimus.
Foto: Agnieszka Domka

Kultura in vitro A. arenosa na podłożu zawierającym Zn, Fe i Cd – rośliny nieinokulowane S. ruberrimus.
Foto: Agnieszka Domka

A. arenosa rosnąca na hałdzie.
Foto: Roman Jędrzejczyk

Hałda Zakładów Górniczo-Hutniczych "Bolesław".
Foto: Roman Jędrzejczyk