Arun Kumar Devarajan kaitseb doktoritööd „Microbes and climate change: insights from plant-microbe interactions in rice phyllosphere and soil microbiomes in subarctic grasslands“

22. augustil kell 10.15 kaitseb Arun Kumar Devarajan mikrobioloogia erialal doktoritööd „Microbes and climate change: insights from plant-microbe interactions in rice phyllosphere and soil microbiomes in subarctic grasslands“ („Mikroobid ja kliimamuutused: taim-mikroob interaktsioonid riisi füllosfääris ja mulla mikrobioomid subarktilistes rohumaades“).

Juhendajad:
kaasprofessor Marika Truu, Tartu Ülikool
professor Jaak Truu, Tartu Ülikool
professor Ivika Ostonen-Märtin, Tartu Ülikool

Oponent:
kaasprofessor Kim Yrjäla, Helsingi Ülikool (Soome)

Kokkuvõte:
Inimtegevuse, eriti fossiilsete kütuste põletamise ja tööstuse tõttu, on kasvuhoonegaaside tase atmosfääris märkimisväärselt suurenenud. See põhjustab kliimamuutusi, nagu globaalne soojenemine, põud ja ekstreemsed ilmastikunähtused. Prognoosid näitavad, et 2100. aastaks võib globaalne temperatuur tõusta 3–5 °C, millel võivad olla pöördumatud tagajärjed ökosüsteemidele.

Kliimamuutuste tagajärjel väheneb paljudes maailma piirkondades sademete hulk. Selle tagajärjel väheneb mulla veesisaldus ja põllukultuuride, eriti teraviljade, saagikus. Mikroorganismid on olulised ökosüsteemide funktsioneerimisel, osaledes ainete ringes ja säilitades mulla stabiilsust. Taimede ja mikroorganismide kooseksisteerimine hõlmab nii vastastikku kasulikke kui ka parasiitlikke suhteid. Mikroorganismid elavad nii lehtede pinnal (epifüütsed mikroobid) kui ka taime sees (endofüüdid) ja juurte ümbruses (risosfääri mikroobid). Reaktsioon kliimamuutustele ei toimu taim-mikroob-muld süsteemis sünkroonselt, sest muutused mõjutavad taimi ja mulda erinevalt.

Doktoritöö eesmärk oli uurida taimedega seotud mikroobikoosluste omadusi kliimamuutuste kontekstis. Töö tulemused põhinevad kahel kompleksel uurimusel. Esimene uuring keskendus põuakindla riisi lehtedelt eraldatud bakterite võimele suurendada riisitaimede osmotolerantsust ja saagikust põua tingimustes. Uuringute tulemused näitasid, et kõrge osmotolerantsus oli iseloomulik peamiselt Bacillus perekonda kuuluvatele bakteritele, mis säilitasid taimedele kasulikul tasemel taimehormoonide sünteesi osmootse stressi tingimustes. Eriti efektiivne oli Bacillus megaterium tüvi PB50, mis parandas taimede stressitaluvust.

Teises uuringus uuriti mulla soojenemise mõju risosfääri ja juurevaba mulla mikroobikooslustele subarktilistel rohumaadel. Leiti, et mulla soojenemine mõjutas oluliselt mikroobikoosluse struktuuri ja funktsioneerimist. Pikemal soojenemisel täheldati muutusi denitrifikatsiooniga seotud geenide osakaalus nii risosfääris kui juurevabas mullas, mis võib suurendada N2O emissiooni mullast.

Need uuringud aitavad paremini mõista kliimamuutuste mõju taim-mikroob-muld süsteemidele ja võimaldavad ennustada ning vähendada kliimamuutuste negatiivseid mõjusid põllumajandusele.