Покровные культуры, или практика выращивания неубранных культур для защиты и обогащения почвы в межсезонье, является многообещающим подходом к снижению некоторых негативных воздействий сельскохозяйственного производства на окружающую среду.
Покровные культуры также имеют свои риски, особенно если отмирание покровных культур способствует распространению болезней, которые передаются следующей культуре. Таков неожиданный урок из недавнего исследования, опубликованного в Phytobiomes, новом журнале открытого доступа Американского фитопатологического общества.
В этой недавно опубликованной статье под названием «Выделение устойчивых к культивированию оомицетов, впервые обнаруженных как последовательности ампликонов, из корней озимой ржи, терминированной гербицидами», доктор Мэтью Г. Баккер и несколько других исследователей из США. Служба сельскохозяйственных исследований Министерства сельского хозяйства приступила к описанию микробиологии отмирающих корней посевов покровной ржи и того, как их микробные сообщества менялись с течением времени в полевых условиях. Что они неожиданно обнаружили, так это возможность повышенного риска заболеваний кукурузы после использования зерновой ржи в качестве покровной культуры.
В этом исследовании Баккер и его коллеги взяли образцы корней с поля и принесли их в свою лабораторию для анализа ДНК. Среди множества обнаруженных микроорганизмов они обнаружили, что несколько менее известных видов оомицетов, в том числе виды Pythium и Lagena, обычно ассоциируются с покровными культурами ржи. Эти микроорганизмы часто являются причиной болезней растений.
После модификации стандартных методов, позволяющей собирать эти необычные виды Pythium в виде чистых культур, исследователи продолжили изучение их активности в корнях покровных культур, в том числе в период после того, как покровные культуры погибли и кукуруза была посеяна для обычного вегетационного периода.
Хотя это исследование изначально задумывалось как базовое, неожиданно выяснилось, что в нем есть некоторые очень практические выводы. В дополнение к описанию и подтверждению микробиологии этих корней покровных культур ржи, их работа показала, что виды Pythium естественным образом передаются растениям кукурузы, когда они прорастают в сеянцы, что приводит к заболеванию сеянцев.
«Это исследование рассказывает интересную историю о том, как новые методы исследования могут привести к непредсказуемым результатам с важными практическими применениями», - сказал Баккер. «Это неожиданно выявило необходимость более информированного управления покровными культурами, чтобы свести к минимуму риск заболеваний последующих культур, таких как кукуруза."
"Еще одним интересным аспектом этого исследования было то, что наиболее распространенные виды Pythium в корнях покровных культур различались на одной стороне поля и на другой. С точки зрения биологии патогенов и экологии это очень важно. интересно. Это переключение из-за конкуренции между ними? Или из-за различий в требованиях к среде обитания? Или из-за ограниченной способности перемещаться по полю?"
Другие преимущества этого исследования включают…
- Улучшение понимания микробиологии отмирающих растений в естественных и управляемых экосистемах
- Продемонстрированная важность использования технологии ДНК для выявления микробных сообществ, связанных с сельскохозяйственными культурами, поскольку микроорганизмы трудно культивировать в лаборатории
- Улучшение понимания экологии оомицетов и потенциального наличия общих патогенов между покровными и зерновыми культурами
Баккер надеется, что эта и подобная работа послужат толчком к дальнейшим исследованиям динамики корней и почвы.
«На сегодняшний день было проведено несколько исследований, в которых подробно отслеживалась динамика микробного сообщества, особенно в умирающих корнях растений», - сказал Баккер. «Это удивительно, учитывая, насколько важны корни растений для почвенной среды и насколько важны подземные растительные остатки для образования органического вещества почвы».