Houba způsobující spálu rýže Kosakonia oryziphila NP19 může být použita jako stimulátor růstu rostlin a biologický pesticid k potlačení spály rýže odrůdy KDML105.

Tato studie ukazuje, že rhizosférická symbiotická houba *Kosakonia oryziphila* NP19 izolovaná z kořenů rýže je slibným biopesticidem podporujícím růst rostlin a biopesticidem pro kontrolu spály rýže způsobené *Pyricularia oryzae*. Experimenty in vitro byly provedeny na čerstvých listech sazenic jasmínové rýže odrůdy Khao Dawk Mali 105 (KDML105). Výsledky ukázaly, že NP19 účinně inhiboval klíčení konidií *Pyricularia oryzae*. Infekce *Pyricularia oryzae* byla inhibována za tří různých podmínek ošetření: za prvé, rýže byla kolonizována NP19 a inokulována konidiemi *Pyricularia oryzae*; za druhé, na listy byla aplikována směs NP19 a konidií *Pyricularia oryzae*;
Bakterie rhizosféry *Kosakonia oryziphila* NP19¹⁴byl izolován z kořenů rýže (*Oryza sativa* L. cv. RD6). *Kosakonia oryziphila* NP19 má vlastnosti podporující růst rostlin, včetně fixace dusíku, produkce kyseliny indoleoctové (IAA) a solubilizace fosfátů. Je zajímavé, že *Kosakonia oryziphila* NP19 produkuje chitinázu^14.Aplikace *Kosakonia oryziphila* NP19 na semena rýže KDML105 zlepšila přežití rýže po infekci spálou rýže. Cílem této studie je (i) objasnit inhibiční mechanismus *Kosakonia oryziphila* NP19 proti spále rýže a (ii) zkoumat účinek *Kosakonia oryziphila* NP19 na regulaci spály rýže.

Živiny hrají klíčovou roli v růstu a vývoji rostlin a slouží jako faktory, které kontrolují různá mikrobiální onemocnění. Minerální výživa rostliny určuje její odolnost vůči chorobám, morfologické nebo pletivové vlastnosti a virulenci, neboli schopnost přežít proti patogenům. Fosfor může zpomalit vývoj a snížit závažnost spály rýže zvýšením syntézy fenolických sloučenin. Draslík obecně snižuje výskyt mnoha chorob rýže, jako je spála rýže, bakteriální skvrnitost listů, skvrnitost listových pochev, hniloba stonku a skvrnitost listů. Studie Perrenouda ukázala, že hnojiva s vysokým obsahem draslíku mohou také snížit výskyt houbových onemocnění rýže a zvýšit výnos. Četné studie ukázaly, že sirná hnojiva mohou zlepšit odolnost plodin vůči houbovým patogenům.²⁷Nadbytek hořčíku (součást chlorofylu) může vést k plísni rýže.²¹Zinek může přímo ničit patogeny, čímž snižuje závažnost onemocnění.²²Polní pokusy ukázaly, že ačkoli koncentrace fosforu, draslíku, síry a zinku v polní půdě byly vyšší než v květináčovém experimentu, spála rýže se stále šířila listy rýže. Živiny v půdě nemusí být při kontrole spály rýže příliš účinné, protože relativní vlhkost a teplota jsou nepříznivé pro silné napadení patogeny.
V polních pokusech byly u všech ošetření detekovány Stenotrophomonas maltophilia, P. dispersa, Xanthomonas sacchari, Burkholderia multivorans, Burkholderia diffusa, Burkholderia vietnamiensis a C. gleum. Stenotrophomonas maltophilia byla izolována z rhizosféry pšenice, ovsa, okurky, kukuřice a brambor a prokázala biokontrolu.^aktivitaproti Colletotrichum nymphaeae.28 Dále bylo hlášeno, že P. dispersa je účinná proti černému^hnilobabatát.29 Kmen R1 Xanthomonas sacchari dále prokázal antagonistickou aktivitu proti spále rýže a hnilobě laty způsobené bakterií Burkholderia.^glumae.30Burkholderia oryzae NP19 může během klíčení navázat symbiotický vztah s tkání rýže a stát se endemickou symbiotickou houbou pro některé odrůdy rýže. Zatímco jiné půdní bakterie mohou kolonizovat rýži po přesazení, houba způsobující houbu NP19 po kolonizaci ovlivňuje řadu faktorů v obranném mechanismu rýže proti této chorobě. NP19 nejen potlačuje růst P. oryzae o více než 50 % (viz doplňková tabulka S1 v online dodatku), ale také snižuje počet lézí způsobených houbou na listech a zvyšuje výnos rýže inokulované nebo kolonizované NP19 (RBf, RFf-B a RBFf-B) v polních pokusech (obrázek S3).
Houba Pyricularia oryzae, která způsobuje plíseň rostlin, je hemitrofní houba, která během infekce vyžaduje živiny z hostitelské rostliny. Rostliny produkují reaktivní formy kyslíku (ROS) k potlačení houbové infekce; Pyricularia oryzae však používá řadu strategií k potlačení ROS produkovaných hostitelem.³¹Zdá se, že peroxidázy hrají roli v rezistenci patogenů, včetně zesíťování proteinů buněčné stěny, ztlušťování stěn xylému, produkce ROS a neutralizace peroxidu vodíku.³²Antioxidační enzymy mohou sloužit jako specifický systém pro vychytávání ROS. Superoxiddismutáza (SOD) a peroxidáza (POD) díky svým antioxidačním vlastnostem pomáhají zahájit obranné reakce, přičemž SOD slouží jako první obranná linie.³³U rýže je aktivita rostlinné peroxidázy indukována po infekci rostlinnými patogeny, jako jsou *Pyricularia oryzae* a *Xanthomonas oryzae pv. Oryzae*.³²V této studii se zvýšila aktivita peroxidázy u rýže kolonizované a/nebo inokulované *Magnaporthe oryzae* NP19; *Magnaporthe oryzae* však aktivitu peroxidázy neovlivnil. Superoxiddismutáza (SOD), stejně jako H₂O₂ syntáza, katalyzuje redukci O₂⁻ na H₂O₂. SOD hraje klíčovou roli v odolnosti rostlin vůči různým stresům tím, že vyrovnává koncentraci H₂O₂ uvnitř rostliny, čímž zvyšuje toleranci rostlin vůči různým stresům³⁴. V této studii, v květináčovém experimentu, 30 dní po inokulaci *Magnaporthe oryzae* (30 DAT), byla aktivita SOD ve skupinách RF a RBF o 121,9 % a 104,5 % vyšší než ve skupině R, což naznačuje reakci SOD na infekci *Magnaporthe oryzae*. V experimentech v nádobách i na poli byla aktivita SOD u rýže *Magnaporthe oryzae* inokulované NP19 o 67,7 %, respektive o 28,8 % vyšší než u nenaočkované rýže 30 dní po inokulaci. Biochemické reakce rostlin jsou ovlivněny prostředím, zdrojem stresu a typem rostliny³⁵. Aktivita rostlinných antioxidačních enzymů je přímo ovlivněna faktory prostředí, které zase ovlivňují aktivitu rostlinných antioxidačních enzymů změnou rostlinného mikrobiálního společenstva.
V této studii byl použit kmen Kosakonia oryziphila NP19, přístupové číslo NCBI PP861312, který způsoboval spálení rýže.¹³izolovaný z kořenů rýže kultivaru RD6 v provincii Nakhon Phanom v Thajsku (16° 59′ 42,9″ s. š. 104° 22′ 17,9″ v. d.). Tento kmen byl kultivován v živném bujónu (NB) při 30 °C a 150 ot./min. po dobu 18 hodin. Pro výpočet koncentrace bakterií byla měřena absorbance bakteriální suspenze při 600 nm. Koncentrace bakteriální suspenze byla upravena na^10⁶CFU/ml se sterilní deionizovanou vodou (_dH₂O). Plíseň rýžová (Pyricularia oryzae) byla naočkována na bramborový dextrózový agar (PDA) a inkubována při 25 °C po dobu 7 dnů. Mycelium plísně bylo přeneseno na agarové médium z rýžových otrub (2 % (hm./obj.) rýžových otrub, 0,5 % (hm./obj.) sacharózy a 2 % (hm./obj.) agaru rozpuštěného v deionizované vodě, pH 7) a inkubováno při 25 °C po dobu 7 dnů. Na mycelium byl umístěn sterilizovaný list náchylné kultivaru rýže (KDML105) pro indukci konidií a inkubován při 25 °C po dobu 5 dnů pod kombinovaným UV a bílým světlem. Konidie byly shromážděny jemným otřením mycelia a infikovaného povrchu listu 10 ml sterilizovaného 0,025% (v/v) roztoku Tween 20. Roztok plísně byl přefiltrován přes osm vrstev gázy, aby se odstranilo mycelium, agar a rýžové listy. Koncentrace konidií v suspenzi byla pro další analýzu upravena na 5 × 10⁵ konidií/ml.
Čerstvé kultury buněk Kosakonia oryziphila NP19 byly připraveny kultivací v NB médiu při 37 °C po dobu 24 hodin. Po centrifugaci (3047 × g, 10 min) byl buněčný pelet sebrán, dvakrát promyt 10 mM fosfátem pufrovaným fyziologickým roztokem (PBS, pH 7,2) a resuspendován ve stejném pufru. Optická hustota buněčné suspenze byla měřena při 600 nm, přičemž byla získána hodnota přibližně 1,0 (ekvivalent 1,0 × 10⁷ CFU/μl, stanovené nanesením na plotny s živným agarem). Konidie P. oryzae byly získány jejich suspendováním v roztoku PBS a jejich spočítáním pomocí hemocytometru. Suspenze *K. oryziphila* NP19 a *P. Pro experimenty s roztěrem listů byly připraveny konidie K. oryziphila* na čerstvých listech rýže v koncentracích 1,0 × 10⁷ CFU/μl a 5,0 × 10² konidií/μl. Způsob přípravy vzorku rýže byl následující: z rýžových sazenic byly odříznuty 5 cm dlouhé listy a umístěny do Petriho misek vyložených navlhčeným savým papírem. Bylo stanoveno pět ošetřených skupin: (i) R: listy rýže bez bakteriální inokulace jako kontrola, doplněné 0,025% (v/v) roztokem Tween 20; (ii) RB + F: rýže inokulovaná K. oryziphila NP19, doplněná 2 μl suspenze konidií houby způsobující spálu rýže; (iii) R + BF: Rýže ve skupině R doplněná 4 μl směsi suspenze konidií houby způsobující spálu rýže a K. oryziphila NP19 (objemový poměr 1:1); (iv) R + F: Rýže ve skupině R doplněná 2 μl suspenze konidií houby; (v) RF + B: Rýže ve skupině R doplněná 2 μl suspenze konidií houby byla inkubována po dobu 30 hodin a poté byly na stejné místo přidány 2 μl K. oryziphila NP19. Všechny Petriho misky byly inkubovány při 25 °C ve tmě po dobu 30 hodin a poté umístěny pod nepřetržité světlo. Každá skupina byla vytvořena v triplikátu. Po 72 hodinách kultivace byly rostlinné tkáně pozorovány a analyzovány pomocí rastrovací elektronové mikroskopie (SEM). Stručně řečeno, rostlinné tkáně byly fixovány ve fosfátovém pufru obsahujícím 2,5 % (v/v) glutaraldehydu a dehydratovány pomocí série ethanolových roztoků. Po vysušení v kritických bodech oxidem uhličitým byly vzorky potaženy naprašováním zlata a nakonec zkoumány pomocí rastrovacího elektronového mikroskopu.¹⁵