Ekologiczne znaczenie obecności litycznych bakteriofagów w procesie rozwoju czarnej nóżki i mokrej zgnilizny ziemniaka...

Badania wykonywane w ramach projektu dotyczą ekologii bakteriofagów – wirusów atakujących fitopatogenne bakterie pektynolityczne z rodzaju Pectobacterium i Dickeya. Bakterie pektynolityczne są przyczyną ogromnych strat ekonomicznych w rolnictwie na całym świecie. Badania prowadzone są pod kątem stwierdzenia obecności w różnych środowiskach (gleba, woda, tkanka roślinna) bakteriofagów specyficznych dla bakterii pektynolitycznych, ich izolacji oraz charakterystyki. W projekcie badana jest również różnorodność genetyczna i morfologiczna bakteriofagów, co ma znaczenie dla zrozumienia interakcji bakterii pektynolitycznych i bakteriofagów w środowisku naturalnym. Przyjmuje się, że obecność i aktywność litycznych bakteriofagów infekujących i niszczących komórki bakterii pektynolitycznych ma znaczenie dla przeżywalności tych bakterii w środowisku naturalnym (np. w glebie, na szczątkach roślin, na żywych pędach roślin), zarówno podczas infekcji roślin w trakcie ich przechowywania, jak również podczas wzrostu roślin na polu.

Długoterminowym celem projektu jest lepsze zrozumienie interakcji bakteriofagów litycznych z bakteryjnymi patogenami roślin w środowisku naturalnym, stworzenie modelu opisującego dynamikę takiej interakcji, a także określenie wpływu obecności bakteriofagów na selekcję (pektynolitycznych) bakterii patogennych w środowisku rośliny gospodarza i glebie. Można przypuszczać, że obecność bakteriofagów litycznych w tym samym środowisku gleby lub rośliny będzie wywierała bezpośrednią presję ewolucyjną na bakterie pektynolityczne, a co za tym idzie, będzie przyczyniać się (pośrednio i bezpośrednio) do selekcji bakterii lepiej przystosowanych do nowych warunków i ich ewolucji.

Bakteriofagi (fagi) to wirusy infekujące i niszczące komórki bakterii. Wirusy te zostały niezależnie opisane przez Fryderyka W. Tworta w Anglii w 1915 r. i przez Felixa d’Herelle w Paryżu w 1917 r. Początkowo z odkryciem fagów wiązano wielkie nadzieje leczenia bakteryjnych infekcji ludzi, jednak z czasem pomysł ten został zarzucony wskutek odkrycia pierwszych antybiotyków naturalnych i rozwinięcia się antybiotykoterapii. Bakteriofagi są związane z większością znanych gatunków bakterii, nawet tak odległych ewolucyjnie jak cyjanobakterie, archebakterie czy mykoplazmy. Są one obecne w większości, jeżeli nie we wszystkich, środowiskach naturalnych, w których występują bakterie. Szacuje się, że np. w wodzie i glebie liczba cząsteczek bakteriofagów może sięgać nawet odpowiednio 10⁸ – 10⁹ fagów na mililitr wody i więcej niż 10⁸ fagów na gram gleby.

Spodziewany efekt końcowy projektu zakłada izolację, identyfikację i szczegółową charakterystykę nieopisanych wcześniej bakteriofagów litycznych, infekujących bakterie z rodzaju Pectobacterium i Dickeya. Projekt pozwoli genetycznie i morfologicznie scharakteryzować bakteriofagi, a także określić ich zdolności do infekcji komórek bakterii pektynolitycznych. Ponadto projekt zakłada zbadanie „przeżywalności” wyizolowanych bakteriofagów w środowisku naturalnym i stworzenie modelu badawczego do badania interakcji: bakterie pektynolityczne – bakteriofagi lityczne. Wiedza ta może przyczynić się w przyszłości do opracowania skutecznych metod kontroli bakteryjnych zakażeń roślin przy użyciu specyficznych bakteriofagów, a w szerszym zakresie, pomoże także w opracowaniu nowych metod kontroli bakteryjnych zakażeń u ludzi i zwierząt.

Dr Robert Czajkowski

Absolwent Międzyuczelnianego Wydziału Biotechnologii Uniwersytetu Gdańskiego i Gdańskiego Uniwersytetu Medycznego w Gdańsku (2006). Stypendysta programu Marie Curie Early Stage Researcher w Max Planck Institute for Terrestrial Microbiology w Marburgu w Niemczech (2006-2007) i studiów doktoranckich w Netherlands Institute of Ecology, Królewskiej Holenderskiej Akademii Nauk w Wageningen, Holandia (2007-2011). Naukowiec na stażu podoktorskim w Plant Research International w Wageningen w Holandii (2011-2012). Od 2012 r. adiunkt w Katedrze Biotechnologii na stażu podoktorskim w ramach projektu NCN FUGA1 realizowanego na Międzyuczelnianym Wydziale Biotechnologii Uniwersytetu Gdańskiego i Gdańskiego Uniwersytetu Medycznego w Gdańsku. Stypendysta stypendium Ministra Nauki i Szkolnictwa Wyższego dla Wybitnych Młodych Naukowców (2013-2016).

Data publikacji: 07.03.2014