Как ученые собираются защищать растения от засухи
Прикорневой микробиом растения является уникальным сообществом микроорганизмов, обитающих в корнях и на корнях растений. Подобно микробиому в кишечнике животных и человека, прикорневой микробиом является интерфейсом между растением и внешним миром. Он отвечает за такие важные функции, как поглощение питательных веществ из почвы и подачу сигналов, важных для развития растений.
Исследование роли прикорневого микробиома в здоровье растений, проведённое кандидатом наук из Университета Торонто Коннором Фицпатриком, может, в конечном итоге, помочь фермерам выращивать сельскохозяйственные культуры в условиях засухи.
В ходе исследования учёный выращивал 30 видов растений из семян, собранных в районе Большого Торонто, в сходных почвенных смесях в лабораторных условиях. Растения росли в течение всего вегетационного периода (16 недель), причём каждый вид содержался как в оптимальных условиях, так и в условиях симулирования засухи.
Исследовались общие черты и различия между прикорневыми микробиомами различных видов растений-хозяев, разделяя микробиомы на эндосферу (микробы, обитающие внутри корней) и ризосферу (микробы, обитающие в почве, окружающей корни). Учёный обнаружил вариации среди 30 видов, причем родственные виды имели больше сходства между микробиомами, чем разные виды.
«Как мы и ожидали, — говорит Фицпатрик, — подобно тому, как существует больше сходства между микробиомами кишечника человека и обезьяны, чем между человеческим и мышиным микробиомами, точно также, чем ближе между собой виды растений, тем более сходны их прикорневые микробиомы».
Помимо углубления основного биологического понимания эволюции и развития растений, исследование предлагает дальнейшие возможности для изучения, в том числе, как и почему некоторые растения рекрутируют бактерии, которые влияют на устойчивость к засухе, а другие нет.
Исследователь сделал вывод, что если бы растения смогли обогатить свои прикорневые микробиомы определённой группой бактерий (Actinobacteria), то они значительно лучше бы росли в условиях засухи. В серии опытов все растения имели доступ к этой группе бактерий, но им также нужна была способность набирать их из почвы.
В другой находке, согласующейся с практикой севооборота, учёный оценил обратную связь с бактериальным окружением в почве вокруг растений и продемонстрировал, что чем больше состав микробиома корня растения был аналогичным тому, который имели предыдущие поколения растений, выращенные в этой же почве, тем в большей степени второе поколение растений страдало от засухи
«Практически говоря, нам нужно понять, как поддерживать растения в условиях всё возрастающих стрессоров, таких как засуха и увеличение числа возбудителей болезней, — говорит Фитцпатрик. — Усилия по смягчению этих проблем являются дорогостоящими, недолговечными или очень вредными для окружающей среды. Если мы сможем использовать естественные взаимодействия для этих целей, нам и природе будет намного лучше»
Исследование было опубликовано в последнем выпуске Proceedings of the National Academy of Sciences.
25.01.2018 13:50
