งานวิจัยนี้แสดงให้เห็นว่าเชื้อราที่อาศัยอยู่ร่วมกับรากพืช *Kosakonia oryziphila* NP19 ที่แยกได้จากรากข้าว เป็นสารชีวภาพกำจัดศัตรูพืชที่มีศักยภาพในการส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืชและควบคุมโรคไหม้ข้าวที่เกิดจากเชื้อรา *Pyricularia oryzae* การทดลองในหลอดทดลองดำเนินการกับใบสดของต้นกล้าข้าวหอมมะลิพันธุ์เขาดอว์กมาลี 105 (KDML105) ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่า NP19 สามารถยับยั้งการงอกของสปอร์ *Pyricularia oryzae* ได้อย่างมีประสิทธิภาพ การติดเชื้อ *Pyricularia oryzae* ถูกยับยั้งภายใต้สภาวะการรักษาที่แตกต่างกัน 3 แบบ คือ แบบแรก ข้าวถูกเพาะเลี้ยงด้วย NP19 และปลูกเชื้อด้วยสปอร์ *Pyricularia oryzae* แบบที่สอง ใช้ส่วนผสมของ NP19 และสปอร์ *Pyricularia oryzae* ฉีดพ่นลงบนใบ
แบคทีเรียในไรโซสเฟียร์ *Kosakonia oryziphila* NP1914แบคทีเรีย *Kosakonia oryziphila* NP19 ถูกแยกได้จากรากข้าว (Oryza sativa L. cv. RD6) มีคุณสมบัติส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืช ได้แก่ การตรึงไนโตรเจน การผลิตกรดอินโดลอะซิติก (IAA) และการละลายฟอสเฟต ที่น่าสนใจคือ *Kosakonia oryziphila* NP19 ยังผลิตเอนไซม์ไคติเนสได้ด้วย14.การใช้แบคทีเรียสายพันธุ์ *Kosakonia oryziphila* NP19 กับเมล็ดข้าวพันธุ์ KDML105 ช่วยเพิ่มอัตราการรอดชีวิตของข้าวหลังจากการติดเชื้อโรคไหม้ข้าว วัตถุประสงค์ของการศึกษาครั้งนี้คือ (i) เพื่ออธิบายกลไกการยับยั้งโรคไหม้ข้าวของแบคทีเรียสายพันธุ์ *Kosakonia oryziphila* NP19 และ (ii) เพื่อตรวจสอบผลของแบคทีเรียสายพันธุ์ *Kosakonia oryziphila* NP19 ในการควบคุมโรคไหม้ข้าว
ธาตุอาหารมีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งต่อการเจริญเติบโตและพัฒนาการของพืช โดยทำหน้าที่เป็นปัจจัยควบคุมโรคที่เกิดจากจุลินทรีย์ต่างๆ ธาตุอาหารแร่ธาตุในพืชเป็นตัวกำหนดความต้านทานต่อโรค ลักษณะทางสัณฐานวิทยาหรือลักษณะเนื้อเยื่อ และความรุนแรง หรือความสามารถในการอยู่รอดจากเชื้อโรค ฟอสฟอรัสสามารถชะลอการพัฒนาและลดความรุนแรงของโรคไหม้ข้าวได้โดยการเพิ่มการสังเคราะห์สารประกอบฟีนอล โพแทสเซียมโดยทั่วไปช่วยลดการเกิดโรคข้าวหลายชนิด เช่น โรคไหม้ข้าว โรคจุดใบจากแบคทีเรีย โรคจุดกาบใบ โรคเน่าลำต้น และโรคจุดใบ งานวิจัยของ Perrenoud แสดงให้เห็นว่าปุ๋ยที่มีโพแทสเซียมสูงยังสามารถลดการเกิดโรคเชื้อราในข้าวและเพิ่มผลผลิตได้อีกด้วย งานวิจัยจำนวนมากแสดงให้เห็นว่าปุ๋ยกำมะถันสามารถเพิ่มความต้านทานของพืชต่อเชื้อราได้27แมกนีเซียม (ซึ่งเป็นส่วนประกอบของคลอโรฟิลล์) ในปริมาณมากเกินไปอาจทำให้เกิดโรคไหม้ในข้าวได้21สังกะสีสามารถฆ่าเชื้อโรคได้โดยตรง จึงช่วยลดความรุนแรงของโรคได้22จากการทดลองภาคสนามพบว่า แม้ความเข้มข้นของฟอสฟอรัส โพแทสเซียม กำมะถัน และสังกะสีในดินในแปลงทดลองจะสูงกว่าในกระถางทดลอง แต่โรคไหม้ข้าวยังคงแพร่กระจายผ่านใบข้าวได้ แสดงว่าธาตุอาหารในดินอาจไม่มีประสิทธิภาพมากนักในการควบคุมโรคไหม้ข้าว เนื่องจากความชื้นสัมพัทธ์และอุณหภูมิไม่เอื้อต่อการเจริญเติบโตของเชื้อโรคอย่างรุนแรง
ในการทดลองภาคสนาม พบว่า Stenotrophomonas maltophilia, P. dispersa, Xanthomonas sacchari, Burkholderia multivorans, Burkholderia diffusa, Burkholderia vietnamiensis และ C. gleum ตรวจพบในทุกกรรมวิธี Stenotrophomonas maltophilia ถูกแยกได้จากไรโซสเฟียร์ของข้าวสาลี ข้าวโอ๊ต แตงกวา ข้าวโพด และมันฝรั่ง และแสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพในการควบคุมทางชีวภาพกิจกรรมต่อต้านเชื้อรา Colletotrichum nymphaeae28 นอกจากนี้ ยังมีรายงานว่า P. dispersa มีประสิทธิภาพในการกำจัดเชื้อราดำเน่าเปื่อยของมันเทศ29 นอกจากนี้ สายพันธุ์ R1 ของ Xanthomonas sacchari ยังแสดงฤทธิ์ต้านทานโรคไหม้ข้าวและโรคเน่ารวงข้าวที่เกิดจาก Burkholderiaกลูมาเอ.30แบคทีเรีย Burkholderia oryzae NP19 สามารถสร้างความสัมพันธ์แบบพึ่งพาอาศัยกันกับเนื้อเยื่อข้าวในระหว่างการงอก และกลายเป็นเชื้อราที่พึ่งพาอาศัยกันเฉพาะถิ่นสำหรับข้าวบางพันธุ์ ในขณะที่แบคทีเรียในดินชนิดอื่นสามารถเข้ามาอาศัยอยู่ในข้าวหลังการปลูกถ่ายได้ แต่เมื่อเชื้อราสาเหตุโรคไหม้ข้าว NP19 เข้ามาอาศัยอยู่แล้ว จะส่งผลต่อหลายปัจจัยในกลไกการป้องกันโรคไหม้ข้าว NP19 ไม่เพียงแต่ยับยั้งการเจริญเติบโตของ P. oryzae ได้มากกว่า 50% (ดูตารางเสริม S1 ในภาคผนวกออนไลน์) แต่ยังช่วยลดจำนวนแผลไหม้บนใบและเพิ่มผลผลิตของข้าวที่ได้รับการปลูกเชื้อหรืออาศัยอยู่ร่วมกับ NP19 (RBf, RFf-B และ RBFf-B) ในการทดลองภาคสนาม (รูปที่ S3)
เชื้อรา Pyricularia oryzae ซึ่งเป็นสาเหตุของโรคไหม้พืช เป็นเชื้อรากึ่งปรสิตที่ต้องการสารอาหารจากพืชเจ้าบ้านในระหว่างการติดเชื้อ พืชจะผลิตสารอนุมูลอิสระ (ROS) เพื่อยับยั้งการติดเชื้อของเชื้อรา อย่างไรก็ตาม Pyricularia oryzae ใช้กลยุทธ์ต่างๆ เพื่อต่อต้านสารอนุมูลอิสระที่พืชเจ้าบ้านผลิตขึ้น31ดูเหมือนว่าเอนไซม์เพอร์ออกซิเดสจะมีบทบาทในการต้านทานเชื้อโรค ซึ่งรวมถึงการเชื่อมโยงโปรตีนในผนังเซลล์ การทำให้ผนังไซเล็มหนาขึ้น การผลิต ROS และการทำให้ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เป็นกลาง32เอนไซม์ต้านอนุมูลอิสระอาจทำหน้าที่เป็นระบบกำจัด ROS ที่เฉพาะเจาะจง ด้วยคุณสมบัติต้านอนุมูลอิสระ เอนไซม์ซูเปอร์ออกไซด์ดิสมิวเทส (SOD) และเพอร์ออกซิเดส (POD) ช่วยเริ่มต้นการตอบสนองการป้องกัน โดย SOD ทำหน้าที่เป็นด่านแรกในการป้องกัน33ในข้าว กิจกรรมของเอนไซม์เพอร์ออกซิเดสในพืชจะถูกกระตุ้นหลังจากติดเชื้อจากเชื้อโรคพืช เช่น *Pyricularia oryzae* และ *Xanthomonas oryzae pv. Oryzae*32ในการศึกษานี้ กิจกรรมของเอนไซม์เพอร์ออกซิเดสเพิ่มขึ้นในข้าวที่ถูกอาศัยและ/หรือติดเชื้อด้วย *Magnaporthe oryzae* NP19 อย่างไรก็ตาม *Magnaporthe oryzae* ไม่มีผลต่อกิจกรรมของเอนไซม์เพอร์ออกซิเดส เอนไซม์ซูเปอร์ออกไซด์ดิสมิวเทส (SOD) ซึ่งเป็นเอนไซม์สังเคราะห์ H₂O₂ ทำหน้าที่เร่งปฏิกิริยารีดักชันของ O₂⁻ ไปเป็น H₂O₂ SOD มีบทบาทสำคัญในการต้านทานของพืชต่อความเครียดต่างๆ โดยการรักษาสมดุลความเข้มข้นของ H₂O₂ ภายในพืช จึงช่วยเพิ่มความทนทานของพืชต่อความเครียดต่างๆ³⁴ ในการศึกษานี้ ในการทดลองในกระถาง 30 วันหลังจากการติดเชื้อ *Magnaporthe oryzae* (30 DAT) กิจกรรมของ SOD ในกลุ่ม RF และ RBF สูงกว่ากลุ่ม R ร้อยละ 121.9 และ 104.5 ตามลำดับ ซึ่งแสดงให้เห็นถึงการตอบสนองของ SOD ต่อการติดเชื้อ *Magnaporthe oryzae* ในการทดลองทั้งในกระถางและในแปลงปลูก กิจกรรมของเอนไซม์ SOD ในข้าวที่ติดเชื้อ *Magnaporthe oryzae* NP19 สูงกว่าข้าวที่ไม่ติดเชื้อ 67.7% และ 28.8% ตามลำดับ หลังจากติดเชื้อ 30 วัน การตอบสนองทางชีวเคมีของพืชได้รับผลกระทบจากสภาพแวดล้อม แหล่งที่มาของความเครียด และชนิดของพืช³⁵ กิจกรรมของเอนไซม์ต้านอนุมูลอิสระในพืชได้รับผลกระทบโดยตรงจากปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม ซึ่งส่งผลต่อกิจกรรมของเอนไซม์ต้านอนุมูลอิสระในพืชโดยการเปลี่ยนแปลงชุมชนจุลินทรีย์ในพืช
เชื้อราสาเหตุโรคไหม้ข้าว (Kosakonia oryziphila NP19, หมายเลขการเข้าถึง NCBI PP861312) ที่ใช้ในการศึกษาครั้งนี้คือสายพันธุ์13แยกเชื้อแบคทีเรียจากรากข้าวพันธุ์ RD6 ในจังหวัดนครพนม ประเทศไทย (16° 59′ 42.9″ เหนือ 104° 22′ 17.9″ ตะวันออก) เพาะเลี้ยงเชื้อแบคทีเรียสายพันธุ์นี้ในอาหารเลี้ยงเชื้อ (NB) ที่อุณหภูมิ 30°C และความเร็ว 150 รอบต่อนาที เป็นเวลา 18 ชั่วโมง เพื่อคำนวณความเข้มข้นของแบคทีเรีย วัดค่าการดูดกลืนแสงของสารละลายแบคทีเรียที่ความยาวคลื่น 600 นาโนเมตร ปรับความเข้มข้นของสารละลายแบคทีเรียให้ได้ตาม...10⁶CFU/mL ด้วยน้ำปราศจากไอออนที่ผ่านการฆ่าเชื้อ (dH₂Oเชื้อราสาเหตุโรคไหม้ข้าว (Pyricularia oryzae) ถูกหยอดลงบนอาหารเลี้ยงเชื้อมันฝรั่งเดกซ์โทรส (PDA) และบ่มที่อุณหภูมิ 25°C เป็นเวลา 7 วัน จากนั้นย้ายเส้นใยของเชื้อราไปยังอาหารเลี้ยงเชื้อรำข้าว (รำข้าว 2% (w/v), ซูโครส 0.5% (w/v) และวุ้น 2% (w/v) ละลายในน้ำปราศจากไอออน, pH 7) และบ่มที่อุณหภูมิ 25°C เป็นเวลา 7 วัน นำใบข้าวพันธุ์ที่อ่อนแอต่อโรค (KDML105) ที่ผ่านการฆ่าเชื้อแล้วมาวางบนเส้นใยเพื่อกระตุ้นการสร้างสปอร์ และบ่มที่อุณหภูมิ 25°C เป็นเวลา 5 วัน ภายใต้แสงยูวีและแสงขาวร่วมกัน เก็บสปอร์โดยการเช็ดเส้นใยและผิวใบที่ติดเชื้อเบาๆ ด้วยสารละลาย Tween 20 0.025% (v/v) ที่ผ่านการฆ่าเชื้อแล้ว 10 มล. สารละลายเชื้อราถูกกรองผ่านผ้าขาวบางแปดชั้นเพื่อกำจัดเส้นใยเชื้อรา วุ้น และใบข้าว ปรับความเข้มข้นของสปอร์ในสารละลายให้เป็น 5 × 10⁵ สปอร์/มล. สำหรับการวิเคราะห์เพิ่มเติม
เตรียมเซลล์ Kosakonia oryziphila NP19 สดโดยการเพาะเลี้ยงในอาหารเลี้ยงเชื้อ NB ที่อุณหภูมิ 37 °C เป็นเวลา 24 ชั่วโมง หลังจากปั่นเหวี่ยง (3047 × g, 10 นาที) เก็บตะกอนเซลล์ ล้างสองครั้งด้วยสารละลายฟอสเฟตบัฟเฟอร์ (PBS, pH 7.2) ความเข้มข้น 10 mM และแขวนลอยใหม่ในบัฟเฟอร์เดียวกัน วัดความหนาแน่นเชิงแสงของสารละลายเซลล์ที่ 600 nm ได้ค่าประมาณ 1.0 (เทียบเท่ากับ 1.0 × 10⁷ CFU/μl ที่กำหนดโดยการเพาะเลี้ยงบนจานวุ้นอาหาร) แยกสปอร์ของ P. oryzae โดยการแขวนลอยในสารละลาย PBS และนับโดยใช้ฮีโมไซโตมิเตอร์ สารละลายของ *K. oryziphila* NP19 และ *P. สำหรับการทดลองป้ายใบข้าว เตรียมสปอร์ของ K. oryziphila* บนใบข้าวสดที่ความเข้มข้น 1.0 × 10⁷ CFU/μL และ 5.0 × 10² สปอร์/μL ตามลำดับ วิธีการเตรียมตัวอย่างข้าวมีดังนี้: ตัดใบยาว 5 ซม. จากต้นกล้าข้าวแล้ววางในจานเพาะเชื้อที่รองด้วยกระดาษซับน้ำชื้น แบ่งกลุ่มทดลองออกเป็น 5 กลุ่ม ได้แก่: (i) R: ใบข้าวที่ไม่ได้รับการปลูกเชื้อแบคทีเรียเป็นกลุ่มควบคุม เสริมด้วยสารละลาย Tween 20 0.025% (v/v); (ii) RB + F: ข้าวที่ปลูกเชื้อ K. oryziphila NP19 เสริมด้วยสารละลายสปอร์ของเชื้อราที่ทำให้เกิดโรคไหม้ข้าว 2 μL; (iii) R + BF: ข้าวในกลุ่ม R เสริมด้วยสารละลายผสมของสปอร์เชื้อราที่ทำให้เกิดโรคไหม้ข้าวและ K. oryziphila NP19 4 μl (อัตราส่วนปริมาตร 1:1); (iv) R + F: ข้าวในกลุ่ม R เสริมด้วยสารแขวนลอยสปอร์เชื้อราสาเหตุโรคไหม้ 2 ไมโครลิตร; (v) RF + B: ข้าวในกลุ่ม R เสริมด้วยสารแขวนลอยสปอร์เชื้อราสาเหตุโรคไหม้ 2 ไมโครลิตร นำไปบ่มเป็นเวลา 30 ชั่วโมง จากนั้นเติม K. oryziphila NP19 จำนวน 2 ไมโครลิตร ในตำแหน่งเดียวกัน นำจานเพาะเชื้อทั้งหมดไปบ่มที่อุณหภูมิ 25°C ในที่มืดเป็นเวลา 30 ชั่วโมง แล้วนำไปวางไว้ในที่ที่มีแสงสว่างต่อเนื่อง แต่ละกลุ่มทำซ้ำ 3 ครั้ง หลังจากเพาะเลี้ยงเป็นเวลา 72 ชั่วโมง นำเนื้อเยื่อพืชไปสังเกตและวิเคราะห์ด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสแกน (SEM) โดยสังเขป เนื้อเยื่อพืชถูกตรึงในบัฟเฟอร์ฟอสเฟตที่มีกลูตารัลดีไฮด์ 2.5% (v/v) และทำให้แห้งด้วยสารละลายเอทานอลหลายระดับ หลังจากทำให้แห้งแบบจุดวิกฤตด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ ตัวอย่างถูกเคลือบด้วยทองคำโดยวิธีสปัตเตอร์ และสุดท้ายตรวจสอบด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสแกน15
วันที่เผยแพร่: 15 ธันวาคม 2025