Те, кто любит пирожные или горячее какао, могут быть счастливы услышать, что герои, слишком маленькие, чтобы их можно было увидеть, могут помочь защитить мировые запасы шоколада. Ученые из Смитсоновского института тропических исследований (STRI) в Панаме обнаружили, что воздействие на молодые растения какао микробов здоровых взрослых растений какао снижает вероятность заражения растения серьезным патогеном какао, Phytopthora palmivora, наполовину. Исследование исследователей было опубликовано в Proceedings of the Royal Society B 5 июля.
«Когда человеческие младенцы проходят через родовые пути, их тела подхватывают набор бактерий и грибков от матери. Эти микробы укрепляют их иммунную систему и делают ребенка более здоровым», - сказала Натали Кристиан, аспирантка Университет Индианы и ведущий автор статьи. «Мы показали, что аналогичный процесс происходит и в растениях: взрослые деревья какао также передают защитные микробы молодым растениям какао».
Исследователи STRI исследовали взаимодействие между растениями и их микробами в течение последних 20 лет. Они были первыми, кто показал, что в тропических лесах, где растет какао, каждый лист является домом для сотен различных грибков и бактерий, и что нанесение полезных микробов на листья в полевых обработках защищает какао от болезней. Исследователи обнаружили, что определенные виды грибов, такие как Colletotrichum tropicale, защищают растения от их врагов - патогенов и насекомых, которые их поедают. Исследования STRI также показали, что, как и в случае с людьми, микробы стимулируют способность растений защищать себя, и продемонстрировали величину и степень влияния эндофитов на экспрессию генов хозяина.
30 июня вслед за работой, опубликованной в научном журнале Nature научным сотрудником STRI Скоттом Манганом, группа из 50 исследователей из 12 стран опубликовала статью в журнале Science (ведущий автор, Джо Ламанна, Вашингтонский университет в Сент-Луисе), показывая, что близкие родственники растений являются плохими соседями и что негативные взаимодействия между родственниками сильнее в тропиках, что может объяснить, почему тропические леса так богаты видовым разнообразием: поскольку растения плохо себя чувствуют рядом со своими родственниками, есть больше места для неродственников.
«Там, где вы получаете наращивание любого вида, вы получаете наращивание плохих парней, их врагов», - сказал штатный научный сотрудник и соавтор STRI Аллен Херре. «Материнское дерево может заразить своих детенышей болезнетворными микроорганизмами, которые могут убить их, если они окажутся слишком близко. В этом последнем исследовании мы показываем, что родители также могут иметь положительный эффект, снабжая детенышей хорошей микробиотой».
Команда сначала вырастила растения какао из стерильных семян в стерильных камерах, чтобы на их листьях не было резидентных грибков. Затем они разделили молодые растения на группы, поместив мертвые листья здоровых растений какао в один набор горшков, смешанные листья с лесной подстилки в другой набор и без листьев в третий набор, дав разным наборам микробов первый шанс приземлиться на них. и заселить «девственные» листья молодых растений.
Затем исследователи вынесли растения в лес, имитируя естественный процесс, при котором молодые листья постепенно заселяются грибами, циркулирующими в воздухе или содержащимися в каплях воды во время дождя. Наконец, команда вернула рассаду в теплицу и заразила их патогеном Phytopthora palmivora (буквально «уничтожитель растений»), на долю которого приходится от 10 до 20 процентов потерь при производстве какао во всем мире.
Три недели спустя они оценили ущерб. Растения, подвергшиеся воздействию здоровых листьев какао, пострадали значительно меньше, чем растения, выращенные без воздействия. Кроме того, листья саженцев, выращенных на опаде здоровых растений какао, показали только половину повреждений, нанесенных растениям, выращенным на смешанных опадах с лесной подстилки.
Чтобы выяснить, может ли этот результат быть объяснен микробами внутри листьев, команда использовала два разных метода: традиционный метод помещения кусочков листьев на покрытые агаром чашки Петри, чтобы увидеть, какие грибы растут, и прямое секвенирование ДНК. из стерилизованных листьев.
Мы обнаружили, культивируя микробы из листьев, а также путем прямого секвенирования ДНК грибов из тканей растений, что одним из наиболее распространенных грибков на проростках какао был их защитник, Colletotricum tropicale. И не только это, но это также гораздо чаще встречалось на листьях молодых растений, выращенных с опадом здоровых взрослых какао», - сказал Кристиан.«Это означает, что C. tropicale из опавших листьев взрослых деревьев может быстро проникать в молодые листья и вытеснять другие микробы, в том числе патогены, таким образом удерживая их от колонизации».
Это не только показало нам, что выращивание рассады в окружении листьев от здоровых взрослых особей может значительно улучшить их здоровье - результат, потенциально очень важный для индустрии какао - мы впервые начинаем понимать, как микробы сообщества собираются на листьях какао и других видов в природе и что может повлиять на их способность защищать растения», - сказал Эрре.