Do phân hủy pectin từ mô thực vật, những tế bào thực vật phát triển thải ra một lượng methanol ở dạng khí. Vi khuẩn PPFM thuộc chi Methylobacterium phân bố trên
11
bề mặt của lá có khả năng phát triển nhờ vào hợp chất C1 như là nguồn carbon và nguồn năng lượng duy nhất. Nghiên cứu của Kutschera (2007) cho thấy với sự xuất hiện của vi khuẩn Methylobacterium đã kích thích sự phát triển của rêu và địa tiền. Từ đó, mô hình tương tác giữa vi khuẩn và thực vật được lập ra trong đó vi khuẩn sẽ tiêu thụ methanol do thực vật tiết ra. Tương tác giữ vi khuẩn và thực vật là một tương tác có lợi, trung tính hoặc có hại cho quá trình quang hợp của chủng chủ tùy thuộc vào loại vi khuẩn cộng sinh, hội sinh hay là nguồn bệnh 3.
Năm 1997, Holland đã đề cập đến mối quan hệ cộng sinh cổ xưa giữa cytokinin do vi khuẩn Methylobacterium tiết ra và thực vật bậc thấp [12], [26]. Sự thay đổi về mật độ vi khuẩn có thể do những điều kiện khác nhau trên bề mặt của cây chủ như lá, nó được gọi là “diệp quyển” và bị ảnh hưởng bởi các nhân tố môi trường (gió, mưa, ánh sáng mặt trời…). Phần mặt của rễ được gọi “căn quyển”, tuy nhiên đây là môi trường ít bị thay đổi đối với vi sinh vật. Vi khuẩn Methylobacterium có thể sống tự do ở vùng diệp quyển và cả căn quyển.
Hình 0.4. Tương tác giữa vi khuẩn Methylobacterium sp và cây chủ. [26] Tế bào thực
vật sản xuất các sản phẩm thải (1) , đưa ra ngoài và vi khuẩn bắt lấy (2), sau đó giải phóng các ion NH4+ (3). Tế bào ngoại bào vi khuẩn kích thích sinh ra auxin và cytokinin (4), đưa tín hiệu từ vi khuẩn vào tế bào thực vật (5). Các phytohormone ngoại sinh kích thích sự phát triển của thể giao tử (6)
12
Khả năng tương tác của vi khuẩn Methylobacterium và thực vật được thể hiện qua nhiều công trình nghiên cứu như là khả năng kích thích sinh trưởng ở cây địa tiền trong điều kiện in vitro [16], kích thích tạo mô sẹo và tái sinh cây từ mô anh thảo (Streptocarpus proxilus) [23]. sinh tổng hợp vitamin B12 và kích thích sự hình thành chồi trên cây rêu …[23], [24].
Tuy nhiên, nói đến mối quan hệ giữa vi khuẩn Methylobacterium và thực vật, chúng ta cần đề cập đến khả năng sinh tổng hợp phytohormone của chúng. Chi
Methylobacterium tận dụng nguồn cơ chất tiết ra từ thực vật và tổng hợp các chất có hoạt tính sinh học ngoài phytohormone cung cấp lại cho cây chủ [3]. Nhiều nghiên cứu khác nhau cũng chứng tỏ không chỉ thực vật mới có khả năng tổng hợp phytohormone mà cả vi khuẩn cũng có thể [1]. Điều này thể hiện qua các cơ chế khác nhau, trong đó có khả năng tiết auxin (indole – 3 – acetic acid, indole – 3 pyruvic acid, indole – 3 – butyric acid), cytokinin (zeatin, trans – zeatin, trans – zeatin riboside).
Khi sử dụng các phương pháp sinh hóa và tế bào học, các nhà khoa học thấy rằng vi khuẩn Methylobacterium nuôi trong môi trường lỏng sản sinh cytokinin và hòa trong dịch nuôi cấy. IAA (indole – 3 – acetic acid) cũng được sinh ra và giữa các chủng
Methylobacterium khác nhau nồng độ IAA sinh ra cũng khác nhau. Tuy nhiên, việc bổ sung L – Tryptophan – một tiền chất của auxin, là yêu cầu cần thiết để kích thích vi khuẩn tiếp tục chuyển hóa indole – 3 – acetic acid [17], [22].