INTERAKCE HUB A BAKTERIÍ
- KŘEHKÉ VZTAHY V MIKROSVĚTĚ
Mgr. Lukáš Chrást
Loschmidt laboratories, Department of Experimental Biology
and Research Centre for Toxic Compounds in the Environment
Bi7535 Jaro2016
PROČ?
 Interakce bakterií a hub hrají důležitou roli v
ekosystémech
 Pozornost se zaměřuje na vyšší organizmy,
vztahy s bakteriemi jsou opomíjeny
BAKTERIE
 Prokaryotické organizmy
 Velikost v řádu µm
 Grampozitivní x gramnegativní
BAKTERIE
 Koky, kokotyčky, tyčky, vlákna
 Rychlejší evoluce než vyšší organizmy
 Pestré metabolické dráhy
TYPY INTERAKCÍ BAKTERIÍ A HUB
 Bakterie-houba
 Antibiotika, růst, patogeneze
 Bakterie-houba-rostlina
 Mykorhiza, fytopatogeny
 Růst rostlin
 Bakterie-houba-živočich
 Výživa živočichů
 Patogeneze, biofilmy
VÝZNAM STUDIA INTERAKCÍ HUB A BAKTERIÍ
 Objev nových antibiotik
 Studium fyziologie výživy rostlin
 Aplikace do medicíny
 Efektivnější léčba
 Aplikace v zemědělství
 Lepší výnosy, omezení nákaz
 Biotechnologie
Frey-Klett et al (2011) Microb Mol Biol Rev 75 (4)
METODY
 Kultivace
 Elektronová mikroskopie
 Izotopové značení
 Molekulární metody
 „Omiky“
LIMITACE
 Půda a vnitřní prostředí organizmů jsou velmi
komplexní
 Je těžké odlišit interakce in vivo
 In vitro studie nezaručí komplexnost
 Studie probíhají na umělých společenstvech
 Nekultivovatelné bakterie
BAKTERIE-HOUBA
TYPY INTERAKCÍ
Frey-Klett et al (2011) Microb Mol Biol Rev 75 (4)
ANTIBIOTIKA
http://www.uni-duesseldorf.de/home/Fakultaeten/math_nat/WE/Pharmazie/Institute/pharm_bio/arbeitskreise/AK-Broetz-
Oesterhelt/research/index_html?pp_druck=1&
Frey-Klett et al (2011) Microb Mol Biol Rev 75 (4)
Frey-Klett et al (2011) Microb Mol Biol Rev 75 (4)
ENDOBACTERIA
 Intracelulární bakterie v hyfách Gigasporaceae
 Candidatus Glomeribacter gigasporarum
Bonfante & Anca (2009) Annu Rev Microbiol 63:363-383
FARMAŘÍCÍ MORCHELLA
 Morchella crassipes a Pseudomonas putida
http://www.the-scientist.com/?articles.view/articleNo/38687/title/Farmer-Fungi/
Frey-Klett et al (2011) Microb Mol Biol Rev 75 (4)
BAKTERIE-HOUBA-ROSTLINA
ÚČINKY NA ROSTLINY
 POZITIVNÍ
 Zvýšený růst a příjem živin
 Rezistence na biotický a abiotický stres
 Vylepšení kolonizace kořenů
 NEUTRÁLNÍ
 NEGATIVNÍ
 Omezení růstu
 Produkce inhibitorů
RHIZOSFÉRA
http://biology.kenyon.edu/courses/biol272/agriculture/agriculture.htm
MYCORRHIZA
Prescott et al. (2005) Microbiology 5th ed.
endomycorrhiza ectomycorrhiza
BAKTERIE V MYKORHIZOSFÉŘE
STILL A BETTER LOVE STORY THAN TWILIGHT
Bonfante & Anca (2009) Annu Rev Microbiol 63:363-383
BAKTERIE V MYKORHIZOSFÉŘE
Bonfante & Anca (2009) Annu Rev Microbiol 63:363-383
RHIZOBIUM
 Hlízkové bakterie - Fabaceae
 Symbiotická fixace vzdušného dusíku
 Vysoké nároky na P, interakce s
mykorhizními houbami zvyšují přísun P
http://n0b3l1a.blogspot.cz/2010/03/bacteria-nitrogen-fixation.html
http://biology.unm.edu/ccouncil/Biology_203/Summaries/Monera.htm
PLANT GROWTH PROMOTING RHIZOBACTERIA
 Pseudomonas, Azospirillum, Bradyrhizobium,
Sinorhizobium, Burkholderia, …
 Podporují růst rostlin
 Antibiotika, siderophory, netěkavé látky
 Enzymy: phosphatasy, esterasy, trehalasy…
http://fvl.vfu.cz/sekce_ustavy/mikrobiologie/obrazova_priloha/mikrob/img/10-07.jpg PDB: 3V9A
PHOSPHATE SOLUBILISING BACTERIA
 Enterobacter, Bacillus subtilis, Azospirillum, …
 Důležité v půdách s nedostatkem volného P
 Uvolňují P z nerozpustných sloučenin
 Zvyšují dostupnost P pro houby a rostliny
http://www.visualphotos.com/image/1x8467155/azospirillum_sem http://agro.fauba.info/node/155
MYCORRHIZAL HELPER BACTERIA
 Bacillus, Xanthomonas maltophilia, Azotobacter, …
 Napomáhají klíčení a růstu mykorhizních hub
 Specifické interakce
 Produkce sekundárních metabolitů
 Překryv mezi PGPR and MHB
Frey-Klett et al (2011) Microb Mol Biol Rev 75 (4)
BAKTERIE-HOUBA-ŽIVOČICH
VLIV NA ŽIVOČICHY
 Mikroflora střeva a bachoru
 Rozklad odolných látek
 Omezení rozvoje patogenů
 Zvýšená virulence biofilmů
 Produkce toxinů
MRAVENCI ATTA
Frey-Klett et al (2011) Microb Mol Biol Rev 75 (4)
Escovopsis sp.
Phialophora sp.
Agaricaceae
BAKTERIE-HOUBA-ČLOVĚK
Peleg et al (2010) Nature Rev 8
Peleg et al (2010) Nature Rev 8
Peleg et al (2010) Nature Rev 8
Peleg et al (2010) Nature Rev 8
BIOTECHNOLOGIE
APLIKACE
 Zrání sýrů
 Výroba vína
 Startovací kultury
 Bioremediace a biodegradace
 Znehodnocení potravin
PRODUKCE ISOBUTANOLU
 Escherichia coli a Trichoderma reesei
http://cheresearch.engin.umich.edu/lin/research_biofuel.html