Из-за своей сложности и микроскопических масштабов взаимодействие между растениями и микробами может быть весьма неуловимым. Каждый исследователь сосредотачивается на части взаимодействия, и трудно найти все части, не говоря уже о том, чтобы собрать их в всеобъемлющую карту, чтобы найти скрытые сокровища в растительном микробиоме. В этом и заключается цель рецензирования - собрать все кусочки из разных источников и соединить их во что-то всеобъемлющее, что может привести исследователей к скрытым подсказкам и новым ассоциациям, раскрывающим секреты системы. Как и на любой хорошей карте сокровищ, в знаниях все еще есть пробелы, и искатель должен быть достаточно умен, чтобы заполнить эти пробелы, чтобы найти «X». Без карты есть только бесцельные блуждания, но с картой есть надежда найти скрытые сокровища растительного микробиома.
Yunzheng Zhang, Nian Wang и их коллеги недавно составили карту «Микробиом цитрусовых: от структуры и функции к инженерии микробиома и не только», которую они опубликовали в журнале Phytobiomes. Их карта описывает структуру и потенциальные функции растительного микробиома и то, как эти знания могут привести нас к новым инженерным подвигам и лучшему пониманию скрытых сокровищ растительного микробиома. Когда-то обнаруженные данные о микробиоме могут помочь исследователям выращивать более устойчивые цитрусовые растения, которые более приспособлены к изменяющемуся климату и более способны выдерживать давление патогенов.
Цитрусовые - это всемирно важная многолетняя фруктовая культура, имеющая множество экономических и эмоциональных связей с обществом. Его выращивают более чем в 140 странах, подвергая его воздействию различных факторов окружающей среды и болезней. Наши отношения с цитрусовыми разнообразны, но не так разнообразны, как отношения между цитрусовыми и их микробиомом. По мере того, как мы переходим к постоянно дестабилизирующей среде, становится все более важным понимать эти взаимодействия, чтобы гарантировать, что цитрусовые будут присутствовать в нашей жизни в ближайшие годы.
Ниан Ван считает, что «использование взаимодействия цитрусовых и микробиома для устранения биотических и абиотических стрессоров дает возможность увеличить устойчивое производство цитрусовых». Чтобы создать эту карту сокровищ взаимодействия цитрусовых и микробов, Ван и его коллеги создали Международный консорциум цитрусовых микробиомов в 2015 году. Их целью было наладить международное сотрудничество для решения этой глобальной проблемы. Прежде чем понять все тонкости этой экосистемы, команда должна была узнать, какие отдельные микробы составляют сообщество микробиома цитрусовых и как микробное сообщество может функционировать в разных нишах растения.
После определения микробов и некоторых общих функций, которые микробиом выполняет коллективно, возникает вопрос, как они это делают. Как только исследователи поймут, кто, что и как работает с микробиомом, они смогут приступить к созданию новых микробов или созданию синтетических сообществ для выполнения определенной функции, которая может решить текущие проблемы, такие как урожайность, распространение болезней и другие проблемы со здоровьем цитрусовых. В своем обзоре Чжан, Ван и их коллеги специально решают первый вопрос, объединяя несколько метагеномных исследований в одну связную статью и уверенно заявляя, какие микробы составляют микробиом цитрусовых в ризосфере (вокруг корня), ризоплане (на корне), эндориза (внутри корня) и филлосфера (листовая поверхность).
В этом обзоре освещаются исчерпывающие исследования микробиома цитрусовых, которые были проведены до сих пор, и умело собраны эти знания в одну всеобъемлющую цифру. Цитрусовые ризосферы были обогащены микробами, принадлежащими к пила Proteobacteria и Bacteroidetes, что характерно для других ризосфер растений. Микробы Bradyrhizobium и Burkholderia были наиболее доминирующими группами при переходе от ризосферы к ризоплане. Биомасса микробиома эндоризы составляет примерно пятую часть биомассы ризосферы, и в ней преобладают Proteobacteria, Firmicutes и Actinobacteria, как и филлосфера.
Но авторы отмечают, что еще так много предстоит узнать и открыть. На данный момент исследователи знают только, какие микробы присутствуют в некоторых тканях, а это означает, что предстоит еще провести значительный объем исследований, чтобы открыть скрытые сокровища микробиома цитрусовых. Обладая этими знаниями, пришло время начать использовать мультиомные технологии, такие как транскриптомика (изучение РНК) и метаболомика (изучение метаболитов), в дополнение к методам секвенирования ДНК, которые использовались ранее. Это захватывающее время для специалистов по растениям или сельскому хозяйству, потому что они находятся на пороге интеграции новых технологий, чтобы понять мир, который мы даже не можем видеть: мир микробиома.
Я думаю, что искусственный интеллект будет иметь решающее значение для нас, чтобы добывать огромное количество данных. Что касается того, как использовать микробиом, я думаю, что синтетическое сообщество или консорциумы микробов, а также редактирование генома с помощью CRISPR обеспечат наиболее многообещающий путь для приложения», - сказал Ван. Комплексная проблема такого масштаба, включающая так много движущихся частей, требует не только международного консорциума ведущих исследователей, но и высоко междисциплинарной группы, в которую входят не только ученые-растения, микробиологи и фитопатологи, но и специалисты в области биоинформатики, садоводство и информатика. Только объединившись вместе, эта команда ученых сможет собрать воедино недостающие части карты и открыть сокровища микробиома цитрусовых, пока не стало слишком поздно.