Растениям постоянно угрожают голодные животные и инфекционные микробы. Для растений томатов основными врагами являются нематоды вида Meloidogyne incognita. Это маленькие черви, которые сначала заставляют корни образовывать галлы, в которых затем заселяют, питаясь растительной тканью. Проблема растений в том, что они не могут убежать от нападавших. Однако у них есть и другие средства защиты, а именно химические вещества, которые токсичны или отпугивают паразитирующих нематод. Производство этих соединений в растении аккуратно регулируется небольшими гормонами, такими как салициловая и жасмоновая кислоты.
Не все взаимодействия с другими организмами вредны для растений, однако некоторые из них могут быть полезными. Например, ассоциации между конкретными микробами и корнями растений. Подобно микробным сообществам в кишечнике человека, микробные сообщества, связанные с корнями, могут выполнять важные функции, связанные с получением питательных веществ и защитой от инфекций. Об одном примере такой ассоциации сообщила международная группа исследователей в журнале New Phytologist: грибок рода Trichoderma живет внутри ткани растений томата (эндофитно) и помогает своему хозяину защищаться от заражения паразитическими нематодами.. «Гриб повышает иммунитет растений, увеличивая выработку токсичных химических соединений при нападении нематод. Это ограничивает проникновение нематод в корни, снижает плодовитость нематод и препятствует образованию корневых галлов», - объясняет доктор Айноа Мартинес-Медина. первый автор исследования и научный сотрудник Немецкого центра интегративных исследований биоразнообразия (iDiv) и Йенского университета им. Фридриха Шиллера (БСС).
Чтобы исследовать сложные взаимодействия между растениями томата, грибком и нематодами, исследователи использовали сложную схему исследования в лаборатории. Половина корней их подопытных растений была выращена в одном горшке, а другая половина - в другом горшке. Это позволило ученым протестировать различные комбинации их экспериментальных методов лечения, а именно заражение нематодами против отсутствия заражения и связь с грибком против отсутствия связи. Впоследствии были исследованы маркерные гены, участвующие в путях, модулируемых салициловой и жасмоновой кислотой. Результаты показывают, что грибок Trichoderma «подготавливает» растение, которое затем может быстрее защищаться от нематод. «Такая «подготовка» сравнима с вакцинацией для нас, людей, благодаря которой наша иммунная система учится и впоследствии может более эффективно реагировать на инфекцию», - объясняет Мартинес-Медина. В будущем знания о полезных грибах также могут помочь в разработке устойчивых решений для сельского хозяйства, говорит ученый: «Инокулянты на основе этих полезных микробов помогают «иммунизировать» растения от патогенов и вредителей, тем самым снижая потери урожая из-за инфекций. устойчивым образом."
Интересно, что резистентность, вызванная грибком, является пластическим явлением. Это означает, что он адаптируется в соответствии со стадией заражения нематодами: вначале гриб усиливает салицил-зависимую защиту в корнях, что приводит к более высокой устойчивости к нашествию нематод. Впоследствии, на стадии питания нематод, гриб усиливает защитные силы растений, регулируемые жасмоновой кислотой, что приводит к снижению развития и размножения нематод. Табеа Туррини