$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Nasienie zawierają zróżnicowane zespoły mikroorganizmów składające się z bakterii i grzybów związanych zarówno z tkankami wewnętrznymi, jak i zewnętrznym powierzchnią1,2,3. Mikroorganizmy te są coraz bardziej rozpoznawane jako integralne elementy biologii roślin, ponieważ mogą wpływać na wydajność roślin od najwcześniejszych etapów rozwojowych, w tym kiełkowanie, ustabilizowanie siewek i reakcje na stres biotyczny i abiotyczny1,2,3. Pod względem ekologicznym nasiona pełnią funkcję nie tylko jako zarodniki do rozmnażania roślin, ale także jako zbiorniki inokulum mikrobiologicznego, co sprawia, że są krytycznym punktem wejścia do zrozumienia, jak mikrobiomy związane z roślinami są inicjowane i utrzymywane w cyklu życia roślin1,2,3.
Mikroorganizmy związane z nasionami mogą stanowić pierwsze inokulum mikrobiologiczne spotykane przez kiełkującą roślinę i mogą w związku z tym przyczyniać się do składu mikrobiomu podczas przejścia od nasiona do siewki1,3,4. To wczesne inokulum może wpływać na społeczności mikroorganizmów, które następnie kolonizują korzenie i inne części roślin, co ma konsekwencje dla ustabilizowania roślin i późniejszych interakcji roślina-mikrob1,4. Ponadto część mikrobioty nasion może być przekazywana pionowo przez struktury rozrodcze, takie jak kwiaty, zalążki i pyłek, co pozwala na przetrwanie populacji mikroorganizmów przez kolejne pokolenia roślin4,5. Ta międzypokoleniowa ciągłość sugeruje, że niektóre przenoszone przez nasiona mikroorganizmy mogą konsekwentnie przyczyniać się do przystosowania i dostosowania roślin.
Funkcjonalnie, mikroorganizmy związane z nasionami mogą wpływać na wydajność żywiciela poprzez kilka mechanizmów, w tym produkcję fitohormonów, związków przeciwdrobnoustrojowych i innych bioaktywnych metabolitów, które modulują rozwój roślin lub hamowanie konkurencji i patogenów5,6,7. Populacje mikroorganizmów przenoszone przez nasiona również wydają się współistnieć poprzez różnicowe wykorzystanie zasobów i podział ekologiczny, sugerując, że nasiona reprezentują selektywne siedlisko, a nie pasywny pojemnik na mikrobiologiczną różnorodność7. Łącznie te odkrycia potwierdzają ideę, że nasiona goszczą populacje mikroorganizmów, które mogą wpływać na wczesny rozwój roślin i reprezentować kandydatów do dalszej charakteryzacji funkcjonalnej2,3,5,7.
Aby zbadać mikroorganizmy związane z nasionami w sposób funkcjonalnie informacyjny i eksperymentalnie uchwytny, konieczne jest odzyskanie żywych populacji mikroorganizmów z materiału nasiennego. W tym kontekście, izolacja mikroorganizmów zapewnia dostęp do żywych mikroorganizmów, które następnie mogą być eksperymentalnie scharakteryzowane i wycenione w dalszych badaniach dotyczących interakcji roślina-mikrob. Jest to szczególnie ważne w systemach nasiennych, gdzie mikroorganizmy związane z nasionami mogą przyczyniać się do wczesnego ustabilizowania roślin i reprezentować kandydatów do przesiewowego badania funkcjonalnego i przyszłego zastosowania praktycznego.
Odzyskanie mikroorganizmów związanych z nasionami jest bardzo wrażliwe na procedury przygotowywania próbek, szczególnie sterylizację powierzchni, przetwarzanie tkanek i etap rozwojowy pobranego materiału. Ta wrażliwość jest szczególnie istotna w systemach nasiennych, ponieważ biomasa mikroorganizmów jest często niska, a małe różnice proceduralne mogą znacząco wpływać zarówno na liczbę kolonii tworzących jednostki, jak i skład izolowanych mikroorganizmów. Wśród tych zmiennych, sterylizacja powierzchni jest jedną z najważniejszych i trudnych do zoptymalizowania. Sterylizacja jest konieczna, aby zmniejszyć zakażenie epifityczne przed izolacją mikroorganizmów, jednak nadmierne narażenie na środki sterylizujące może zmniejszyć żywotność lub zdolność do hodowli endogennych mikroorganizmów, podczas gdy niewystarczająca sterylizacja może pozwolić taksonom związanym z powierzchnią na dominowanie w kolejnych hodowlach8,9,10. Odpowiednio, celem sterylizacji nie jest maksymalizacja narażenia na chemikalia, ale zastosowanie najłagodniejszego leczenia, które skutecznie tłumi zanieczyszczenia pochodzenia powierzchniowego, zachowując odzyskiwalne mikroorganizmy wewnętrzne5,11.
Ponieważ efektywność sterylizacji zależy od gatunku rośliny, struktury tkankowej, właściwości łupiny nas