Полезные микробы становятся все более распространенным инструментом в сельском хозяйстве, но их эффективность в полевых условиях сильно снижается из-за стрессовых факторов окружающей среды, таких как жара и засуха, конкуренция с другими микробами и взаимодействие с растением-хозяином. Такие факторы могут снизить эффективность лечения или даже привести к исчезновению микроба.
Добавление к этим проблемам: разработка новых полезных микробов и методов лечения, связанных с микробиомом, идет медленно. Поскольку пул микробных таксонов, обнаруженных в почве, настолько велик и разнообразен, трудно выделить наиболее полезные для изучения.
В новой обзорной статье журнала Phytobiomes под названием «Перевод фитобиомов из теории в практику: экологические и эволюционные соображения» д-р. Кристин Хоукс и Элиз Коннор с факультета интегративной биологии Техасского университета предлагают применять экологические теории для улучшения процесса разработки микробных технологий.
«Большинство исследований микробиома растений в сельском хозяйстве оторваны от экологических механизмов», - говорит Хоукс. «Мы утверждаем, что если мы сможем определить основные экологические механизмы, это может стать дорожной картой для улучшения разработки и применения успешных методов лечения микробиома».
Используя в качестве иллюстрации эндофитные грибы, Хоукс и Коннор обсуждают интеграцию теории экологических и эволюционных ниш в исследования микробиома растений, чтобы помочь в разработке и внедрении методов лечения микробиома. Они специально обсуждают:
- Применение таких процессов, как разделение ниш для ограничения конкурентных взаимодействий и максимизации устойчивости, приоритетных эффектов, позволяющих укорениться раньше таксонов-резидентов, эффектов накопления, которые используют временные различия в доступности ниш, и другие.
- Как эти нишевые процессы могут служить как препятствиями, так и возможностями для создания и сохранения методов лечения микробиома в полевых условиях.
- Барьеры для внедрения нишевых методов лечения микробиома, включая потенциальную роль нейтральных процессов, технологические проблемы и масштабирование производства инокулята.
«Учитывая нишу при разработке методов лечения, мы можем повысить их эффективность и постоянство», - сказал Хоукс. «В идеале определение наиболее важных механизмов позволит нам собрать лечебные сообщества, которые будут устойчивыми, труднодоступными и будут приносить стабильную пользу, несмотря на колебания окружающей среды."
Хоукс также указывает на большое преимущество исследований в области обработки микробиома: однажды они могут помочь производителям перейти к более устойчивому малозатратному сельскому хозяйству за счет взаимодействия растений и микробов, а не химических добавок.
«Мы вступаем в новую эру открытия микробиома, которая может изменить то, как мы выращиваем урожай для еды и топлива», - сказал Хоукс. «Эта статья предлагает новый взгляд на то, как это сделать, учитывая экологические взаимодействия микробов с хозяином, другими микробами и окружающей средой».