Bakteriofagi za zatiranje bakterijskih bolezni rastlin

Aljoša Beber, 2024

Odkritje bakteriofagov se pripisuje Fredericku Twortu (1915) in Felixu d’Herellu (1917), ki sta prva predlagala obstoj nevidnih organizmov, ki zatirajo bakterijske bolezni. Hitro so prepoznali njihovo uporabnost pri zdravljenju bakterijskih bolezni rastlin, saj so jih že kmalu za tem uspešno uporabili pri zdravljenju griže. Kmalu je sledila uporaba bakteriofagov tudi pri obvladovanju bakterijskih bolezni rastlin, in sicer na zelju, okuženem z bakterijo Xanthomonas campestris pv. campestris. Tako imenovana terapija z bakteriofagi (ang.: phage therapy) je bila prva oblika zdravljenja bakterijskih bolezni pred odkritjem antibiotikov. Zanimanje za bakteriofage je po odkritju antibiotikov precej upadlo. Danes ponovno pridobivajo na prepoznavnosti zaradi porasta sevov bakterij, ki so odporni proti številnim antibiotikom. Glede na omejen izbor sredstev za zatiranje bakterijskih bolezni, bi bakteriofagi lahko predstavljali alternativo kemičnim zaščitnim sredstvom. Sredstev na osnovi bakteriofagov v Sloveniji ni registriranih, se pa v svetu že uporabljajo tako v živinoreji kot v akvakulturi, ponekod pa tudi v varstvu rastlin.

Bakteriofagi ali fagi so virusi, ki okužujejo bakterije in imajo nekatere edinstvene lastnosti, ki bi jih s pridom lahko uporabili tudi v varstvu rastlin. Za razliko od baktericidov na osnovi bakra imajo bakteriofagi precej ožji spekter gostiteljev. Ta izjemna specifičnost omogoča zelo tarčno delovanje in ne vpliva na druge koristne bakterije, ki bi lahko bile v času aplikacije izpostavljene izbranim fagom. Njihova obstojnost je pogojena s prisotnostjo gostitelja. Ko prepoznajo primerno gostiteljsko celico, se pričvrstijo na njeno površino ter vanjo sprostijo svoj genom. V notranjosti ugrabijo celični metabolizem, rezultat tega pa je večje število kopij tega virusa. Ob primernem trenutku povzročijo razpad celice, novonastali virusi pa so pripravljeni, da okužijo bakterije v bližnji okolici. Ob odsotnosti gostiteljske celice se ne razmnožujejo in pod vplivom zunanjih dejavnikov precej hitro propadejo. Potrebno je poudariti, da ne puščajo sledi v okolju in ne predstavljajo tveganja za živali in ljudi. Prednost bakteriofagov je tudi razmeroma enostavna in cenovno ugodna produkcija, ki ne zahteva težjega tehnološkega procesa.

Najbolj učinkovit način uporabe bakteriofagov za zatiranje bakterijskih bolezni rastlin je z mešanico bakteriofagov, ki so skrbno izbrani na podlagi njihovih lastnosti. Hkratna uporaba več bakteriofagov je pomembna tudi z vidika, da se v največji meri izognemo pojavu odpornosti. Izbira potencialnih bakteriofagov in določitev lastnosti pa žal zahteva precej napornega laboratorijskega dela. Bakteriofagi so razmeroma slabo obstojni ob izpostavljenosti raznim okoljskim dejavnikom, med katerimi je za njih najbolj škodljivo UV sevanje. Z dodatkom določenih sredstev se lahko izboljša njihovo obstojnost s čemer pa se podaljša tudi njihovo učinkovanje ob sami aplikaciji. Pomemben dejavnik pri nanosu je tudi čas aplikacije, kjer je priporočljivo aplicirati pripravek na osnovi fagov zvečer ali zgodaj zjutraj.

V spodnji preglednici je zbranih nekaj poskusov zatiranja bolezni, ki jih na gospodarsko pomembnih rastlinskih vrstah povzročajo različne bakterije. Aplikacije bakteriofagov so bile opravljene v rastlinjaku ali na polju v raziskovalne namene.

Viri

• Buttimer C., McAuliffe O., Ross. R. P., Hill C., O’Mahony J., Coffey A. 2017. Bacteriophages and bacterial plant diseases. Frontiers in Microbiology, 8:34.
• Vu N. T., Oh C. 2020. Bacteriophage usage for bactertial disease management and diagnosis in plants. Plant Pathology Journal, 36 (3): 204-217