Подобно тому, как микроорганизмы в нашем кишечнике все чаще признаются важными игроками, влияющими на здоровье и поведение человека, новое исследование Университета Торонто в Миссиссоге показывает, что микроорганизмы в равной степени важны для роста и здоровья растений. Например, растения, способные привлекать определенные бактерии к своим корневым микробиомам, гораздо более устойчивы к засухе, чем их собратья, говорит кандидат наук UTM Коннор Фитцпатрик..
Корневой микробиом растений представляет собой уникальное сообщество микроорганизмов, живущих внутри и на корнях растений. Подобно кишечному микробиому у животных, корневой микробиом является интерфейсом между растением и миром. Корневой микробиом отвечает за важные функции, такие как поглощение питательных веществ и сигналы, важные для развития растений.
Исследование Фитцпатрика опубликовано в последнем выпуске Proceedings of the National Academy of Sciences. Его исследование роли корневого микробиома в здоровье растений может в конечном итоге помочь фермерам выращивать сельскохозяйственные культуры в засушливых условиях.
Для исследования Фитцпатрик вырастил 30 видов растений, произрастающих в районе Большого Торонто, из семян в идентичных почвенных смесях в лабораторных условиях. Среди них были знакомые растения, такие как золотарник, молочай и астры. Растения выращивали в течение всего вегетационного периода (16 недель), при этом каждый вид выращивали как в допустимых условиях, так и в условиях искусственной засухи.
Исследование Фитцпатрика изучает сходства и различия между микробиомами корней различных видов растений-хозяев, разделяя микробиомы на эндосферу (микробы, живущие внутри корней) и ризосферу (микробы, живущие в почве, окружающей корни). Он обнаружил вариации среди 30 видов, при этом родственные виды имеют больше сходства между микробиомами, чем разные виды.
«Это то, чего и следовало ожидать, - говорит Фитцпатрик. «Точно так же, как между микробиомом кишечника человека и обезьяны больше сходства, чем между человеком и мышью, чем ближе родство между видами растений, тем более похожи их корневые микробиомы. процессы, формирующие микробиом корней растений."
В дополнение к углублению нашего базового биологического понимания эволюции и развития растений, исследование предлагает дополнительные возможности для изучения, включая то, как и почему одни растения рекрутируют бактерии, которые влияют на засухоустойчивость, а другие нет.
«Если бы растения могли обогатить свой корневой микробиом определенной группой бактерий, актинобактериями, они росли бы намного лучше в условиях засухи», - говорит Фитцпатрик. «Все наши растения имели доступ к этой группе бактерий, но им также нужно было иметь возможность набирать его из почвы."
В другом открытии, которое согласуется с практикой севооборота, Фитцпатрик оценил обратную связь растений с почвой и продемонстрировал, что чем больше состав корневого микробиома растения похож на состав предыдущего поколения растений, выращенных в этой почве, тем больше пострадал завод второго поколения.
«Происходит сложная сеть взаимодействий, которую трудно распутать и которая требует дальнейшего изучения», - говорит Фитцпатрик.
«Практически говоря, нам нужно понять, как поддерживать растения в условиях всех растущих сегодня факторов стресса, таких как засуха и увеличение количества патогенов (например, болезней растений)», - говорит Фитцпатрик. «Усилия по смягчению этих проблем дороги и недолговечны или очень вредны для окружающей среды. Если мы сможем использовать естественные взаимодействия для этих целей, мы будем намного лучше».