Ученые впервые сконструировали микробиом растений, увеличив распространенность «хороших» продуктов бактерии которые защищают растение от болезней.
Рисовые террасы – иллюстративное фото. Изображение предоставлено: Pixabay (лицензия Free Pixabay)
Находки опубликованной в Природа связи исследователями из Университета Саутгемптона (Китай и Австрия), может существенно снизить потребность в экологически разрушительных пестицидах.
Растет общественное понимание важности нашего микробиома – множества микроорганизмов, которые живут внутри и вокруг нашего тела, особенно в нашем кишечнике. Микробиомы кишечника влияют на наш метаболизм, вероятность заболеваний, нашу иммунную систему и даже на наше настроение.
В растениях также обитает огромное количество бактерий, грибов, вирусов и других микроорганизмов, живущих в их корнях, стеблях и листьях. В течение последнего десятилетия ученые интенсивно исследовали микробиомы растений, чтобы понять, как они влияют на здоровье растений и их уязвимость к болезням.
«Впервые нам удалось целенаправленно изменить состав микробиома растения, увеличив количество полезных бактерий, которые могут защитить растение от других вредных бактерий», — говорит доктор Томислав Чернава, соавтор. автора статьи и доцент кафедры растительно-микробных взаимодействий в Саутгемптонском университете.
«Этот прорыв может снизить зависимость от пестицидов, которые вредны для окружающей среды. Мы добились этого на рисовых культурах, но созданную нами структуру можно применить и к другим растениям и открыть другие возможности для улучшения их микробиома. Например, микробы, которые увеличивают снабжение сельскохозяйственных культур питательными веществами, могут снизить потребность в синтетических удобрениях».
Международная исследовательская группа обнаружила, что один конкретный ген, обнаруженный в кластере биосинтеза лигнина растения риса, участвует в формировании его микробиома. Лигнин — это сложный полимер, содержащийся в клеточных стенках растений. Биомасса некоторых видов растений состоит более чем на 30 процентов из лигнина.
Во-первых, исследователи заметили, что когда этот ген был деактивирован, произошло уменьшение популяции некоторых полезных бактерий, что подтверждает его важность в составе сообщества микробиома.
Затем исследователи сделали обратное: сверхэкспрессировали ген, чтобы он производил больше одного конкретного типа метаболита – небольшой молекулы, вырабатываемой растением-хозяином во время его метаболических процессов. Это увеличило долю полезных бактерий в микробиоме растений.
Когда эти спроектированные растения подверглись воздействию Ксантомонада oryzae – патоген, вызывающий бактериальный ожог посевов риса, они были существенно более устойчивы к нему, чем рис дикого типа.
Бактериальная болезнь распространена в Азии и может привести к существенной потере урожая риса. Обычно его контролируют с помощью загрязняющих пестицидов, поэтому производство урожая с защитным микробиомом может помочь укрепить продовольственную безопасность и помочь окружающей среде.
В настоящее время исследовательская группа изучает, как они могут повлиять на присутствие других полезных микробов, чтобы получить различные преимущества для здоровья растений.
Гомеостаз микробиома на листьях риса регулируется молекулой-предшественником биосинтеза лигнина. опубликовано в Природа связи и доступен онлайн.
Источник: Университет Саутгемптона
