Mlečnokislinske bakterije

Aljoša Beber, junij 2025

Uvod

Mlečnokislinske bakterije so najbolj poznane kot gonilna sila pri fermentaciji (kisanju) različnih vrst živil. Gre za proces, v katerem bakterije pretvarjajo enostavne sladkorje v mlečno kislino, pri tem pa nastajajo tudi druge spojine z antimikrobnim delovanjem. Skupaj te snovi zavirajo rast nezaželenih mikroorganizmov, izboljšujejo okus ter podaljšujejo obstojnost živil.

Mlečnokislinske bakterije so razširjene v skoraj vseh okoljih. Gre za po Gramu pozitivne bakterije, ki se med seboj močno razlikujejo po obliki, velikosti in presnovnih značilnostih. So izjemno številčne in vključujejo šest družin, znotraj katerih je trenutno opisanih 38 rodov. Zanje je značilna dobra prilagodljivost na različna okolja, kar verjetno izhaja iz njihovega zelo prilagodljivega metabolizma. Kot vir energije najraje uporabljajo enostavne sladkorje, kot so glukoza, fruktoza in saharoza. Uspešno se razmnožujejo v okoljih, kjer so ti sladkorji na voljo – na primer v kompostnih kupih, na rastlinskih ostankih, v mleku in podobno. Sposobne so razgradnje kompleksnih (bio)molekul ter presnavljanja spojin z neprijetnim vonjem, kar dodatno prispeva k njihovi funkcionalni vlogi v različnih ekosistemih.

Pogosto so del mikrobnih združb, ki so prisotne na rastlinah. Na nadzemnih delih so izpostavljene različnim dejavnikom, ki lahko zmanjšajo njihovo številčnost, vendar so nekatere vrste razvile tolerantnost na neposreden okoljskih stres. Prisotne so tudi v tleh, zlasti v okolici korenin, pa tudi v notranjosti rastlin ter na in v semenih. Med presnovo mlečnokislinske bakterije tvorijo vrsto bioaktivnih spojin, ki lahko neposredno ali posredno vplivajo na rast in zdravje rastlin.

Biološko aktivne snovi

Šibke organske kisline, med katerimi je najpogostejša mlečna kislina, znižujejo pH okolice, v kateri se bakterije nahajajo. V tleh to znižanje pH-ja spodbuja raztapljanje fosforja in kalija, dveh ključnih elementov v prehrani rastlin, ter tako izboljšuje njuno dostopnost. Organske kisline ne vplivajo zgolj na boljši privzem hranil, temveč imajo tudi antimikrobni učinek. Domneva pa se, da antimikrobno delovanje mlečnokislinskih bakterij najverjetneje ne temelji le na zniževanju pH-ja, temveč je posledica hkratnega delovanja tudi drugih bioaktivnih metabolitov, kot so vodikov peroskid, diacetil, fenolne spojine in bakteriocini. Mlečnokislinske bakterije so v nizkih koncentracijah sposobne proizvesti tudi rastlinske hormone, ki spodbujajo rast in razvoj rastlin. Delovanje hormonov se lahko odrazi na podaljšanih koreninskih laskih, s tem pa se poveča absorpcijska površina, skozi katero rastlina absorbira hranila. Za nekatere vrste mlečnokislinskih bakterij se domneva, da so sposobne vezave in pretvorbe atmosferskega dušika (N2) v rastlinam dostopno obliko (nitrat – NO₃⁻, amonij – NH₄⁺). Nekatere izločajo sideroforje – spojine, ki vežejo železo in izboljšajo njegov privzem. S tem hkrati zmanjšajo razpoložljivost železa za patogene mikroorganizme v okolici in tako zavirajo njihovo delovanje.

Potencial mlečnokislinskih bakterij v varstvu rastlin

Posamezne raziskave so pokazale, da lahko nekateri sevi mlečnokislinskih bakterij učinkovito zavirajo rast gliv in bakterij, ki povzročajo bolezni pri rastlinah. V nadaljevanju je podan kratek povzetek izbranih študij, v katerih so potrdili njihovo učinkovitost pri zatiranju različnih povzročiteljev bolezni na različnih gostiteljskih rastlinah.

Daranas in sod. (2018) so v študiji uporabili več kot 50 sevov različnih vrst mlečnokislinskih bakterij za zatiranje bakterijskih bolezni na več sadnih vrstah(aktinidija, breskev, jagodnjak), kot so aktinidija, breskev in jagodnjak. Na podlagi laboratorijskih testov so izbrali najučinkovitejše seve, ki so jih nato preizkusili tudi v rastlinjaku in na prostem. Rezultati so pokazali primerljivo učinkovitost z nekaterimi komercialnimi pripravki (npr. baker, Bacillus subtilis) ter dobro obstojnost sevov na listnih površinah, kar je eden izmed ključnih dejavnikov pri uspešnem delovanju biotičnih sredstev na osnovi mikroorganizmov.

Steglińska in sod. (2022) so preverili protimikrobno delovanje 100 sevov mlečnokislinskih bakterij (LAB) proti desetim pomembnim povzročiteljem bolezni krompirja, med katerimi so bili bakterijski (Pectobacterium carotovorum, Streptomyces scabiei) in glivični patogeni (Fusarium oxysporum, F. sambucinum, Alternaria solani). Ob tem so analizirali tudi presnovne profile sevov in ugotovili, da so bili tisti, ki so proizvajali predvsem mlečno kislino, manj učinkoviti pri zaviranju rasti gliv, v primerjavi s sevi, ki tvorijo širši spekter sekundarnih metabolitov. Rezultati nakazujejo, da je za učinkovito delovanje proti patogenom pomembna sinergija med različnimi bioaktivnimi spojinami, ne le prisotnost mlečne kisline.

Iz rizosfere paradižnika so Shrestha in sod. (2009) izolirali sev mlečnokislinske bakterije, ki je pokazal izrazito antagonistično delovanje proti bakteriji Ralstonia solanacearum na paradižniku. Isti sev so nato preizkusili še pri zatiranju bakterijske pegavosti plodov na papriki (Shresta in sod. 2014), ki jo povzroča Xanthomonas campestris pv. vesicatoria, in ugotovili, da je učinkovito zmanjšal obseg okužb ter obenem spodbudil rast rastlin. Ugotovitve nakazujejo, da ima sev potencial za uporabo tako pri zatiranju bolezni kot tudi pri spodbujanju rasti in razvoja rastlin.

Chen-Lin in sod. (2020) so na zelju in redkvi v raziskavi preverjali učinkovitost mlečnokislinskih bakterij v kombinaciji s hitozanom pri zatiranju različnih bakterijskih in glivičnih bolezni. Posamezna uporaba tretmajev je bila manj uspešna – mlečnokislinske bakterije same niso imele zaznavnega učinka, hitozan pa je delno omejil rast patogenov. Kombinacija obeh je povzročila izrazito zmanjšanje rast patogenov, kar kaže na močan sinergističen učinek. Pri tem je pomembno tudi, da mlečnokislinske bakterije z zniževanjem pH izboljšajo topnost in delovanje hitozana, kar še dodatno prispeva k skupnemu protimikrobnemu učinku. Poleg tega lahko hitozan razgradijo v bioaktivne presnovke, ki dodatno krepijo njegovo delovanje.

Mlečnokislinske bakterije predstavljajo dodatno izbiro sredstev v pridelavi rastlin, saj negativno vplivajo na rast patogenih organizmov, obenem pa spodbujajo razvoj rastlin. Njihova uporaba je varna, kar so potrdili tudi mednarodni odbori in organizacije. Zaradi njihove izjemne raznolikosti je ključna ustrezna karakterizacija, saj se je izkazalo, da so le nekateri sevi sposobni izrazitega antimikrobnega delovanja. Poleg neposrednega vpliva na povzročitelje bolezni lahko nekatere sevi izboljšajo delovanje drugih sredstev za varstvo rastlin, kar povečuje njihovo uporabnost v integriranih pristopih. Njihova večnamenskost in biološka varnost jih uvrščata med zanimive kandidate za nadaljnji razvoj trajnostnih rešitev v varstvu rastlin.

Viri

• Daranas N., Roselló G., Cabrefiga J., Donati I., Francés J., Badosa E., Spinelli F., Montesinos E., Bonaterra A. 2018. Biological control of bacterial plant diseases with Lactobacillus plantarum strains selected for their broad‐spectrum activity. Annals of Applied Biology, 174(1): 92–105. https://doi.org/10.1111/aab.12476
• Steglińska A., Kołtuniak A., Motyl I., Berłowska J., Czyżowska A., Cieciura-Włoch W., Okrasa M., Kręgiel D., Gutarowska B. 2022. Lactic Acid Bacteria as Biocontrol Agents against Potato (Solanum tuberosum L.) Pathogens. Applied Sciences, 12(15): 7763. https://doi.org/10.3390/app12157763
• Jaffar N. S., Jawan R., Chong K. P. 2023. The potential of lactic acid bacteria in mediating the control of plant diseases and plant growth stimulation in crop production – A mini review. Frontiers in Plant Science, 13:1047945. https://doi.org/10.3389/fpls.2022.1047945
• Raman J., Kim J.-S., Choi K. R., Eun H., Yang D., Ko Y.-J., Kim S.-J. 2022. Application of Lactic Acid Bacteria (LAB) in Sustainable Agriculture: Advantages and Limitations. International Journal of Molecular Sciences, 23(14): 7784. https://doi.org/10.3390/ijms23147784
• Shrestha A., Kim C., Park D. 2014. Biological control of bacterial spot disease and plant growth-promoting effects of lactic acid bacteria on pepper. Biocontrol Science and Technology, 24(7): 763–779. https://doi.org/10.1080/09583157.2014.894495
• Lin Y.-C., Chung K.-R., Huang J.-W. 2020. A synergistic effect of chitosan and lactic acid bacteria on the control of cruciferous vegetable diseases. The Plant Pathology Journal, 36(2): 157–169. https://doi.org/10.5423/PPJ.OA.01.2020.0004