В течение многих лет считалось, что единственными азотфиксирующими организмами клубеньков бобовых являются ризобии. Однако существует поразительно разнообразная популяция неризобиальных бактерий, часто обнаруживаемая в клубеньках, полученных из почвы, что свидетельствует о сложном фитомикробиоме, взаимодействие которого, вероятно, влияет на поведение и приспособленность растения-хозяина.
На сегодняшний день было проведено относительно немного исследований функции этих других клубеньковых бактерий в конкрециях. Но отвечают ли они каким-либо образом за какие-либо преимущества азотфиксирующего симбиоза ризобий-бобовых, или они являются паразитами/сапрофитами, загрязнителями или комменсалами? Именно этот и подобные вопросы привели доктора. Пилар Мартинес-Идальго и Энн М. Хирш из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) для проведения обзора исследования.
Конечным результатом стала всеобъемлющая обзорная статья под названием «Микробиом узелков: N2-фиксирующие ризобии не живут в одиночестве».
В этом полностью открытом обзоре исследований, опубликованном в Phytobiomes, новом журнале Американского фитопатологического общества, освещаются различные исследования со всего мира, посвященные этим малоизвестным бактериям, живущим в азотфиксирующих конкрециях. Он также включает всестороннее обсуждение их возможной роли в бактериальном сообществе и вероятной пользы для растения-хозяина или ризобий, обитающих в клубеньке.
Короче говоря, этот обзор представляет собой комплекс исследований и дискуссий о неризобиальных бактериях и их взаимодействии с корневым клубеньком, часто освещая литературу из разных стран, которую часто не видели и не цитировали в Соединенных Штатах.
Hirsch ожидает, что знания, полученные в результате этого обзора, однажды могут привести к разработке стратегий управления сельскохозяйственными культурами, включающих использование этих неризобиальных бактерий не только в качестве элитных биоинокулянтов сами по себе, но и, что более важно, в сочетании с оптимальными ризобиями. Этот подход может повысить производительность или выживаемость ризобий, привести к новым культурным практикам, которые способствуют производству органических культур и сокращению использования химических удобрений и пестицидов, а также предотвращают дальнейшее ухудшение состояния почвы на планете.
«Это сдвиг парадигмы в том, что большинство людей не думают об азотфиксирующем симбиозе (узелках) как о феномене, затрагивающем несколько организмов», - сказал Хирш. «Хотя многие из этих обитателей клубеньков не способны к фиксации азота, они могут повысить выживаемость бобовых, особенно в условиях экологического стресса."
Кроме того, Хирш надеется, что эта статья побудит исследователей опровергнуть свои предубеждения при изучении взаимодействия организмов в микробиоме растений. «Взаимодействие между организмами обычно является прерогативой экологов», - сказал Хирш. «С появлением знаний о геноме человека молекулярные биологи, генетики, микробиологи и другие ученые в области медицины и сельского хозяйства узнают, что все взаимосвязано».
Обсуждая эту концепцию взаимосвязи, Хирш процитировал Д. Х. Янссена, известного эколога растений, который в 1985 году написал, что «растения носят свои кишки снаружи».
«Он имел в виду корень», - сказал Хирш. «Поэтому, если корень - это кишечник растения, мы думаем, что корневой узелок похож на отросток. Как и отросток, узелок пополняет бактериальное сообщество, так что в течение следующего вегетационного периода, когда ризобии повторно инициируют образование корневого узелка, узелки будут повторно заселены теми же бактериями. Эта стратегия аналогична человеческому кишечнику, где бактерии были уничтожены после тяжелой диареи или курса антибиотиков; бактерии в аппендиксе повторно заселяют кишечник. Однако имейте в виду, что мы еще не уверены, как эти другие неризобиальные бактерии попадают внутрь корневого клубенька и как долго это сообщество сохраняется в почве».