Mikroorganizmi su prisutni svuda oko nas, u svim sferama, a idealno stanište mikroorganizama je tlo.
Tlo je sastavljeno od organsko-mineralnog kompleksa, vodene i zračne faze što ga čini najpogodnijim staništem različitih kategorija mikroorganizama poput bakterija, cijanobakterija, aktinomiceta, gljiva, algi, praživotinja i virusa. Mikroorganizmi tla se međusobno razlikuju po tipu stanice te mogu biti prokarioti ili eukarioti, jednostanični ili višestanični oblici.
Rod Bacillus
U ovom članku zadržat ćemo se na bakterijama, prokariotskim jednostaničnim stanovnicima tla, odnosno na samo jednom njihovom rodu – rodu Bacillus. Rod Bacillus predstavlja štapićaste bakterijske gram pozitivne stanice dominantno prisutne u tlu, ali i u vodama i biljkama. Ista riječ – bacillus – opisuje štapićasti oblik bakterijskih stanica. Druga značajna osobina ovoga roda je sposobnost stvaranja endospora, dormantnih struktura koje omogućuju preživljavanje bakterija u nepovoljnim okolišnim uvjetima. Većina predstavnika ovog roda je nepatogena i izuzetno korisna, iako ima i patogenih poput uzročnika antraksa životinja i ljudi – Bacillus anthracis, uzročnik trovanja hranom – Bacillus cereus ili patogen kukaca – Bacillus thuringiensis.
Bakterije roda Bacillus pokazuju široki spektar različitih osobina jer sintetiziraju različite metabolite antimikrobnih osoba, enzime, prebiotike i probiotike, stimulatore rasta biljaka pa ih se upotrebljava u prehrambenoj industriji, medicini, poljoprivrednoj proizvodnji, a pojedni predstavanici se koriste i u degradaciji bioplastike.
Koje su to korisne osobine roda Bacillus?
Rod Bacillus dominantno obitava u tlu gdje su identificirane različite vrste ovoga rod npr: Bacillus mycoides, Bacillus subtilis, Bacillus thuringiensis, Bacillus megaterium, Bacillus licheniformis i mnogi, mnogi drugi, a sudjeluju u različitim korisnim procesima. Veliki broj vrsta ovog rada se ubraja u tzv. mikroorganizme, točnije rizobakterije koji potiču rast biljaka, odnosno Plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) koji različitim mehanizmima potiču rast biljaka.
Neki od ovih mehanizama bit će i pojašnjeni u nastavku. Jedan od njih je i fiksacija atmosferskog dušika. Dobro je poznato kako je dušik makroelement neophodan za optimalan rast i razvoj poljoprivrednih kultura i postizanja optimalnih prinosa. Međutim, dio potreba ovog elementa može se namiriti uz pomoć mikroorganizama nesimbiotskim fiksatorima dušika, mikroorganizmima koji slobodno žive u tlu, odnosno ne stvaraju simbiotske zajednice s drugim organizmima.
U nesimbiotske fiksatore dušika se ubrajaju i predstavnici roda Bacillus koji vežu dušik iz zraka i pretvaraju ga u pristupačne oblike, oslobađaju u rizosferu pri čemu ovakav dušik postaje dostupan biljkama. Također, ove bakterije sudjeluju u mineralizaciji i otapanju nepristupačnih oblika fosfora u biljkama pristupačne oblike.
Kako nedostatak fosfora u tlu limitira rast i prinos biljke, uloga bakterija (ali i gljiva) u ovom procesu je ogromna. Nadalje, ekskrecijom (op. ur. izlučivanjem) organskih kiselina, bakterije ovoga roda omogućuju otapanje trećeg bitnog makroelementa – kalija. Predstavnici roda Bacillus identificirani su u istraživanjima vezanima za utvrđivanje biorasploživosti cinka – esencijalnog mikroelementa. Bacillus spp. stvara i siderofore, molekule s prirodnim afinitetom vezanja željeza, iako to mogu biti i drugi metalni ioni, te služe za transport ovog metala preko stanične membrane.
Veliki broj istraživanja s predstavnicima roda Bacillus je dokazao i sintezu različitih biljnih hormona poput giberelina, citokinina, auksina, apscinske kiseline i etilena koji povećavaju rast i razvoj korijenovog sustava ali i cijele biljke. Jedna od vrlo zanimljivih osobina bakterija ovog roda je induciranje aktivacije biljnog imunološkog sustava prema patogenima pri čemu je utvrđeno kako je sinteza jasmonske kiseline, etilena ili salicilne kiseline stimulirana djelovanjem korisnih bakterija Bacillus spp., a ove signalne molekule su bitne u razvoju obrambenog odgovora biljke prema različitim biotičkim stresorima. Korisnim osobinama ovoga roda nije kraj.
Biološka zaštita bilja
Rod Bacillus se smatra jednim od najčešće korištenih mikroorganizama u biološkoj zaštiti bilja i vjerojatno je po ovoj osobini i najviše prepoznat.
Antimikrobne tvari koje sintetizira rod Bacillus imaju antibakterijsko, antifungalne i antiviralne osobine.
Utvrđeno je kako Bacillus spp. sintetizira tvari koje narušavaju integritet patogene bakterijske stanične stijenke što dovodi do smrti patogenih bakterija. Slično antagonističko djelovanje je utvrđeno i u slučaju uzročnika gljivičnih bolesti roda Aspergillsu, Fusarium, Alternaria i drugih pri čemu litički enzimi narušavaju staničnu strukturu hifa gljiva te se smatra kako su kompeticija i antibioza glavni mehanizmi ovakvog djelovanja. Pojedina istraživanja su utvrdila i inhibiciju (op. ur. sprječavanje; kočenje) sinteze mikotoskina, toksičnih sekundarnih metabolita gljiva koji uzrokuju različita akutna ili kronična, lakša ili teža oboljenja – mikotoksikoze. Osim navedenih, uvrđene su i insekticidne i nematocidne osobine ovog roda.
Tako Bacillus thuringiensis sintetizira kristalne proteine insekticidnih osobinakoji su na tržištu poznati kao Bt bioinsekticidi, a komercijalni preparati sadržavaju u sastavu i endospore bakterija i kristalne toksine. Tako naprimjer B. thuringiensis var. kurstaki sintetizira više od 30 različitih tipova kristalnih proteina. Bt bioinsekticidi djeluju na gusjenice, npr. kukuruznog moljca ili kupusnog bijelca, ali imaju i larvicidno djelovanje te se upotrebljavaju u suzbijanju ličinki komaraca.
Ovi preparati se smatraju minimalno ili u potpunosti netoksičnim za nekralježnjake vodenih i zemljišnih ekosistema i potpuno netoksičnim za kralježnjake. Navedene korisna svojstva (Shema 1.) nastaju sintezom različitih metabolita poput: litičkih enzima, kristala, bakteriocina, subtilizina, turicina, mikobacilina, iturina i mnogih drugih.
Komercijalna upotreba Bacillus spp. u poljoprivrednoj proizvodnji
Današnja poljoprivredna proizvodnja teži ostvarenju maksimalnog profita kroz prinos, ali u skladu s prirodnom ravnotežom. U suvremenoj poljoprivrednoj proizvodnji nije lako naći ovu ravnotežu. Teži se okolišno prihvatljivoj i održivoj poljoprivrdnoj proizvodnja koja ne zagađuje prirodu i okoliš, koja minimalno utječe na klimatske promjene, koja miminimalno primjenjuje agrokemikalije te ostvaruje optimalne prinose visoke kvalitete za rastuću svjetsku populaciju. U ovakav pristup lako se uklapa primjena prirodnih tvari u odnosu na agrokemikalije, poput korisnih mikroorganizama, biljaka, odnosno njihovih metabolita. Oni se u poljoprivrednoj biljnoj proizvodnji primjenjuju za različite namjene kao biopesticidi (bioinsekticid, biofungicidi) ili biofertilizatori. Sve navedene namjene prethodno smo već spomenuli, pokriva svojom aktivnošću upravo rod Bacillus.
Navedena su fungicidna i insekticidna svojstva, a svojstvo transformacije te povećanja bioraspoloživosti makro i mikroelemenata povezuje ga s biofertilizacijskim osobinama. Iako je rod Bacillus dominantno prisutan u tlu, nismo upoznati s činjenicom koliko su predstavnici pojedinih vrsta zastupljeni, odnosno kolika je brojnost populacije u tlu. Iz ovog razloga se u poljoprivrednoj proizvodnji mogu upotrebljavati inokulanti, tj. preparati koji sadržavaju visokokvalitetne i učinkovite različite vrste i sojeve roda Bacillus koji su umnoženi u laboratorijskim uvjetima. Prethodno je potrebna njihova reizolacija iz tla, a potom identifikacija te utvrđivanje njihovih osobina u laboratorijskim, a potom i poljskim pokusima. Odabiru se sojevi koji su se pokazali kao najučinkovitiji te se uvrštavaju u sastav biopreparata, odnosno inokulanata. S obzirom kako u našoj zemlji ne postoji zakonska legislativa vezana za minimalan standard kvalitete inokulanata, a koji opisuje broj bakterijskih stanica po gramu ili mililitru inokulanta, kontrolu kvaliteta proizvoda je u ovlasti samih proizvođača.
Iz svega navedenog se može zaključiti kako se u rodu Bacillus krije ogromni potencijal. Primjena ovog jednostaničnog mikroorganizma u poljoprivrednoj proizvodnji različitih kultura može doprinijeti u različitim aspektima, a uvažavajući ciljeve održivog razvoja.
Biološki selektivni insekticid na bazi bakterije Bacillus thuringiensis subsp. kurstaki koji je dozvoljen i u ekološkom uzgoju, trgovačkog naziva Belthirul WP možete kupiti u tvrtki Fito-eko.
WEB
https://www.facebook.com/profile.php?id=100063680644331
https://www.instagram.com/fito_eko_doo/?hl=hr
@fito_eko_doo
