Kulat letupan padi Kosakonia oryziphila NP19 boleh digunakan sebagai penggalak pertumbuhan tumbuhan dan racun perosak biologi untuk menyekat letupan padi varieti KDML105.

Kajian ini menunjukkan bahawa kulat simbiotik rhizosfera *Kosakonia oryziphila* NP19 yang diasingkan daripada akar padi merupakan biopestisid dan biopestisid yang berpotensi untuk menggalakkan pertumbuhan tumbuhan bagi mengawal letupan padi yang disebabkan oleh *Pyricularia oryzae*. Eksperimen in vitro telah dijalankan pada daun segar anak benih padi melati varieti Khao Dawk Mali 105 (KDML105). Keputusan menunjukkan bahawa NP19 berkesan menghalang percambahan konidia *Pyricularia oryzae*. Jangkitan *Pyricularia oryzae* telah dihalang di bawah tiga keadaan rawatan yang berbeza: pertama, padi dijajah dengan NP19 dan diinokulasi dengan konidia *Pyricularia oryzae*; kedua, campuran konidia NP19 dan *Pyricularia oryzae* telah disapu pada daun;
Bakteria rizosfera *Kosakonia oryziphila* NP19¹⁴telah diasingkan daripada akar padi (*Oryza sativa* L. cv. RD6). *Kosakonia oryziphila* NP19 mempunyai ciri-ciri penggalak pertumbuhan tumbuhan, termasuk fiksasi nitrogen, penghasilan asid indoleasetik (IAA), dan pelarutan fosfat. Menariknya, *Kosakonia oryziphila* NP19 menghasilkan kitinase^14.Penggunaan *Kosakonia oryziphila* NP19 kepada benih padi KDML105 telah meningkatkan daya tahan padi selepas jangkitan ledakan padi. ​​Tujuan kajian ini adalah untuk (i) menjelaskan mekanisme perencatan *Kosakonia oryziphila* NP19 terhadap ledakan padi dan (ii) mengkaji kesan *Kosakonia oryziphila* NP19 dalam mengawal ledakan padi.

Nutrien memainkan peranan penting dalam pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan, berfungsi sebagai faktor yang mengawal pelbagai penyakit mikrob. Nutrisi mineral tumbuhan menentukan ketahanan penyakit, ciri-ciri morfologi atau tisu, dan virulensi, atau keupayaan untuk hidup melawan patogen. Fosforus boleh memperlahankan perkembangan dan mengurangkan keterukan letupan padi dengan meningkatkan sintesis sebatian fenolik. Kalium secara amnya mengurangkan kejadian banyak penyakit padi, seperti letupan padi, bintik daun bakteria, bintik selubung daun, reput batang, dan bintik daun. Satu kajian oleh Perrenoud menunjukkan bahawa baja kalium tinggi juga boleh mengurangkan kejadian penyakit kulat padi dan meningkatkan hasil. Banyak kajian telah menunjukkan bahawa baja sulfur boleh meningkatkan ketahanan tanaman terhadap patogen kulat.²⁷Magnesium yang berlebihan (komponen klorofil) boleh menyebabkan letusan padi.²¹Zink boleh membunuh patogen secara langsung, sekali gus mengurangkan keterukan penyakit.²²Percubaan lapangan menunjukkan bahawa walaupun kepekatan fosforus, kalium, sulfur, dan zink dalam tanah ladang lebih tinggi berbanding dalam eksperimen pasu, serangan padi masih merebak melalui daun padi. ​​Nutrien tanah mungkin tidak begitu berkesan dalam mengawal serangan padi, kerana kelembapan relatif dan suhu tidak sesuai untuk serangan patogen yang kuat.
Dalam ujian lapangan, Stenotrophomonas maltophilia, P. dispersa, Xanthomonas sacchari, Burkholderia multivorans, Burkholderia diffusa, Burkholderia vietnamiensis dan C. gleum telah dikesan dalam semua rawatan. Stenotrophomonas maltophilia telah diasingkan daripada rizosfera gandum, oat, timun, jagung dan kentang dan telah menunjukkan kawalan biologi.^aktivititerhadap Colletotrichum nymphaeae.28 Tambahan pula, P. dispersa telah dilaporkan berkesan terhadap kulat hitam^reputubi keledek.29 Tambahan pula, strain R1 Xanthomonas sacchari telah menunjukkan aktiviti antagonistik terhadap letupan padi dan reput malai yang disebabkan oleh Burkholderia^glumae.30Burkholderia oryzae NP19 boleh mewujudkan hubungan simbiotik dengan tisu padi semasa percambahan dan menjadi kulat simbiotik endemik untuk beberapa varieti padi. ​​Walaupun bakteria tanah lain boleh menjajah padi selepas pemindahan, kulat blast NP19, setelah dijajah, mempengaruhi pelbagai faktor dalam mekanisme pertahanan padi terhadap penyakit ini. NP19 bukan sahaja menyekat pertumbuhan P. oryzae sebanyak lebih daripada 50% (lihat Jadual Tambahan S1 dalam lampiran dalam talian), tetapi juga mengurangkan bilangan lesi blast pada daun dan meningkatkan hasil padi yang diinokulasi atau dijajah dengan NP19 (RBf, RFf-B, dan RBFf-B) dalam ujian lapangan (Rajah S3).
Kulat Pyricularia oryzae, yang menyebabkan letupan tumbuhan, ialah kulat hemittropik yang memerlukan nutrien daripada tumbuhan perumah semasa jangkitan. Tumbuhan menghasilkan spesies oksigen reaktif (ROS) untuk menyekat jangkitan kulat; walau bagaimanapun, Pyricularia oryzae menggunakan pelbagai strategi untuk mengatasi ROS yang dihasilkan oleh perumah.³¹Peroksidase nampaknya memainkan peranan dalam rintangan patogen, termasuk pengikatan silang protein dinding sel, penebalan dinding xilem, penghasilan ROS dan peneutralan hidrogen peroksida.³²Enzim antioksidan boleh berfungsi sebagai sistem penyingkiran ROS tertentu. Melalui sifat antioksidannya, superoksida dismutase (SOD) dan peroksidase (POD) membantu memulakan tindak balas pertahanan, dengan SOD berfungsi sebagai barisan pertahanan pertama.³³Dalam padi, aktiviti peroksidase tumbuhan diinduksi selepas jangkitan dengan patogen tumbuhan seperti *Pyricularia oryzae* dan *Xanthomonas oryzae pv. Oryzae*.³²Dalam kajian ini, aktiviti peroksidase meningkat dalam padi yang dijajah dan/atau diinokulasi dengan *Magnaporthe oryzae* NP19; walau bagaimanapun, *Magnaporthe oryzae* tidak menjejaskan aktiviti peroksidase. Superoksida dismutase (SOD), sebagai H₂O₂ sintase, memangkinkan pengurangan O₂⁻ kepada H₂O₂. SOD memainkan peranan penting dalam ketahanan tumbuhan terhadap pelbagai tekanan dengan mengimbangi kepekatan H₂O₂ di dalam tumbuhan, sekali gus meningkatkan toleransi tumbuhan terhadap pelbagai tekanan³⁴. Dalam kajian ini, dalam eksperimen pasu, 30 hari selepas inokulasi *Magnaporthe oryzae* (30 DAT), aktiviti SOD dalam kumpulan RF dan RBF masing-masing adalah 121.9% dan 104.5% lebih tinggi daripada aktiviti dalam kumpulan R, menunjukkan tindak balas SOD terhadap jangkitan *Magnaporthe oryzae*. Dalam kedua-dua eksperimen pasu dan lapangan, aktiviti SOD dalam beras yang diinokulasi *Magnaporthe oryzae* NP19 adalah masing-masing 67.7% dan 28.8% lebih tinggi daripada beras yang tidak diinokulasi 30 hari selepas inokulasi. Tindak balas biokimia tumbuhan dipengaruhi oleh persekitaran, sumber tekanan dan jenis tumbuhan³⁵. Aktiviti enzim antioksidan tumbuhan dipengaruhi secara langsung oleh faktor persekitaran, yang seterusnya mempengaruhi aktiviti enzim antioksidan tumbuhan dengan mengubah komuniti mikrob tumbuhan.
Kulat penyakit letupan padi (Kosakonia oryziphila NP19, nombor aksesi NCBI PP861312) yang digunakan dalam kajian ini ialah strain¹³diasingkan daripada akar kultivar padi RD6 di Wilayah Nakhon Phanom, Thailand (16° 59′ 42.9″ N 104° 22′ 17.9″ E). Strain ini dikultur dalam sup nutrien (NB) pada suhu 30°C dan 150 rpm selama 18 jam. Untuk mengira kepekatan bakteria, penyerapan suspensi bakteria pada 600 nm diukur. Kepekatan suspensi bakteria diselaraskan kepada^10⁶CFU/mL dengan air deionisasi steril (_dH₂O). Kulat blast padi (Pyricularia oryzae) telah diinokulasi secara spot-inokulasi ke atas agar dekstrosa kentang (PDA) dan diinkubasi pada suhu 25°C selama 7 hari. Miselium kulat telah dipindahkan ke medium agar dedak padi (2% (b/v) dedak padi, 0.5% (b/v) sukrosa, dan 2% (b/v) agar yang dilarutkan dalam air ternyahion, pH 7) dan diinkubasi pada suhu 25°C selama 7 hari. Sehelai daun yang telah disterilkan daripada kultivar padi yang mudah terdedah (KDML105) telah diletakkan pada miselium untuk mendorong konidia dan diinkubasi pada suhu 25°C selama 5 hari di bawah gabungan cahaya UV dan putih. Konidia dikumpulkan dengan mengelap miselium dan permukaan daun yang dijangkiti dengan lembut dengan 10 ml larutan Tween 20 0.025% (v/v) yang telah disterilkan. Larutan kulat telah ditapis melalui lapan lapisan kain kasa untuk membuang miselium, agar, dan daun padi. Kepekatan konidia dalam suspensi telah diselaraskan kepada 5 × 10⁵ konidia/ml untuk analisis lanjut.
Kultur segar sel Kosakonia oryziphila NP19 telah disediakan dengan mengkultur dalam medium NB pada suhu 37 °C selama 24 jam. Selepas sentrifugasi (3047 × g, 10 minit), pelet sel dikumpulkan, dibasuh dua kali dengan 10 mM larutan garam penimbal fosfat (PBS, pH 7.2), dan digantung semula dalam penimbal yang sama. Ketumpatan optik suspensi sel diukur pada 600 nm, memperoleh nilai kira-kira 1.0 (bersamaan dengan 1.0 × 10⁷ CFU/μl ditentukan dengan penyaduran pada plat agar nutrien). Konidia P. oryzae diperoleh dengan menggantungnya dalam larutan PBS dan mengiranya menggunakan hemositometer. Suspensi *K. oryziphila* NP19 dan *P. Untuk eksperimen sapuan daun, konidia K. oryziphila* telah disediakan pada daun padi segar pada kepekatan masing-masing 1.0 × 10⁷ CFU/μL dan 5.0 × 10² konidia/μL. Kaedah penyediaan sampel padi adalah seperti berikut: Daun sepanjang 5 cm daripada anak benih padi dipotong dan diletakkan di dalam piring Petri yang dialas dengan kertas penyerap yang dilembapkan. Lima kumpulan rawatan telah ditubuhkan: (i) R: daun padi tanpa inokulasi bakteria sebagai kawalan, ditambah dengan larutan Tween 20 0.025% (v/v); (ii) RB + F: padi yang diinokulasi dengan K. oryziphila NP19, ditambah dengan 2 μL suspensi konidia daripada kulat penyebab letupan padi; (iii) R + BF: Padi dalam kumpulan R ditambah dengan 4 μl campuran suspensi konidia kulat letupan dan K. oryziphila NP19 (nisbah isipadu 1:1); (iv) R + F: Beras dalam kumpulan R yang ditambah dengan 2 μl suspensi konidia kulat letupan; (v) RF + B: Beras dalam kumpulan R yang ditambah dengan 2 μl suspensi konidia kulat letupan telah diinkubasi selama 30 jam, dan kemudian 2 μl K. oryziphila NP19 telah ditambah di tempat yang sama. Semua piring Petri telah diinkubasi pada suhu 25°C dalam keadaan gelap selama 30 jam dan kemudian diletakkan di bawah cahaya berterusan. Setiap kumpulan dibentuk dalam tiga kali ganda. Selepas 72 jam kultur, tisu tumbuhan diperhatikan dan dianalisis melalui mikroskop elektron imbasan (SEM). Secara ringkas, tisu tumbuhan telah ditetapkan dalam penimbal fosfat yang mengandungi 2.5% (v/v) glutaraldehida dan dinyahhidratkan melalui satu siri larutan etanol. Selepas pengeringan titik kritikal dengan karbon dioksida, sampel telah disalut dengan emas dan akhirnya diperiksa menggunakan mikroskop elektron imbasan.¹⁵