Различные стратегии управления культурами могут оказывать различное и заметное влияние на культуру и ее урожайность. Но каковы эффекты на микробном уровне… не только в корнях, но и во всем растении?
Молекулярные биологи Кристи Гданец и Фрэнсис Трейл из Мичиганского государственного университета попытались ответить на этот вопрос, разработав описательный анализ микробиома пшеницы при четырех распространенных стратегиях управления: традиционная, нулевая обработка, органическая обработка и снижение количества химикатов..
Их анализ и данные, недавно опубликованные в полностью открытом журнале Phytobiomes, находятся в свободном доступе для академических и отраслевых исследователей, изучающих микробиомы растений и их роль в снижении заболеваемости или повышении урожайности.
Их исследование было проведено на уникальном и идеальном участке земли для изучения воздействия на микробы, связанные с пшеницей, при всех четырех стратегиях управления. 24 участка в один акр случайным образом разбросаны по большому полю, и каждый участок обрабатывается таким же образом как часть севооборота пшеница-кукуруза-соя уже более 20 лет на биологической станции Келлог МГУ, которая финансируется часть долгосрочного экологического исследовательского проекта Национального научного фонда.
На разных этапах вегетационного периода Гданец и Трейл собрали более 200 образцов листьев, стеблей и корней пшеницы, растущей на каждом из участков управления. Затем образцы обрабатывали с помощью высокопроизводительного секвенирования ампликонов для идентификации микробных сообществ. Коллекции микробных культур также были созданы на основе образцов, что является ценным ресурсом для выделения и выращивания определенных микробных таксонов.
Специфические эндофиты, или микроскопические грибы, живущие внутри растений, были затем выделены из образцов и протестированы на биоконтролирующую активность в отношении Fusarium graminearum, патогена, известного тем, что он вызывает фузариоз кочанов, экономически разрушительную болезнь пшеницы. Эта часть работы финансировалась Мичиганской пшеничной программой.
«Большинство исследований сосредоточено только на корнях и ризосферных микробах, связанных с растениями», - сказал Гданец. «Но мы постоянно получаем доказательства того, что надземные микробные сообщества играют важную роль в здоровье растений».
Результаты показывают, что микробные сообщества сильно зависят от органа и возраста растения пшеницы, а также могут зависеть от стратегии управления.
«Управление микробами, связанными с растениями, для снижения заболеваемости или повышения урожайности требует глубокого понимания взаимодействий внутри фитобиома», - сказал Гданец.«Мы предоставили людям некоторые базовые данные для создания синтетических микробиомов для использования в экспериментальных манипуляциях».
«Мы также хотели бы, чтобы аналогичные исследования проводились на других полевых площадках в США, чтобы определить, сохранятся ли наблюдаемые нами закономерности», - сказал Гданец.