Ученые размышляли, является ли микробиом растений результатом природы или воспитания. Исследования Стокгольмского университета, опубликованные в журнале Environmental Microbiology, показали, что желуди дуба содержат большое разнообразие микробов, и что саженцы дуба наследуют свой микробиом от этих желудей.
Идея о том, что семена могут быть связующим звеном между микробами в материнском дереве и его потомстве, часто обсуждалась, но впервые кто-то доказывает путь передачи от семян к листьям и корням появляющихся растений», - говорит Ахмед Абдельфаттах, исследователь Департамента экологии, окружающей среды и растений (DEEP) Стокгольмского университета.
Микроорганизмы, обнаруженные в семенах, часто представляют ценность для растения, способствуя его росту и защищая от некоторых болезней. Каждый вид растений содержит свое микробное сообщество, при этом одни микробы живут на его поверхности, а другие - внутри тканей растения.
Это открытие также означает, что, поскольку микроорганизмы из семян появляются первыми, они могут создавать барьер, который влияет на последующую колонизацию другими микробами из окружающей среды. Эксперимент проводился на дубе, так как это одна из самых распространенных пород деревьев в шведских и европейских лесах.
«Ожидается, что микроорганизмы из семян также очень важны для здоровья и функционирования растений», - говорит Ахмед Абдельфаттах.
Летопись окаменелостей показывает, что растения были связаны с грибами и бактериями, составляющими микробиом, на протяжении более 400 миллионов лет. Другие исследования уже показали, что несколько видов, обнаруженных учеными на семенах дуба, участвуют в защите от нескольких патогенов растений, стимулировании роста, фиксации азота и детоксикации или биодеградации токсичных загрязнителей окружающей среды.
Демонстрация наследования в естественных условиях является сложной задачей, поскольку семена подвергаются воздействию и зависят от окружающей среды, когда они прорастают, особенно от почвы, которая является богатой микроорганизмами средой. Поэтому почти невозможно различить, какой микроорганизм на самом деле происходит из семян или из почвы. Поэтому исследовательская группа использовала новое устройство для культивирования, чтобы вырастить саженцы дуба в условиях отсутствия микробов и отделить листья от корней. Это позволило им убедиться, что микроорганизмы произошли из семян, и что они смогли продемонстрировать, что одни семенные микроорганизмы мигрируют к корням, а другие - к листьям.
Уже известно, что листья и корни растений содержат различные микробные сообщества, как показали несколько недавних исследований. Однако в этом исследовании мы были удивлены, увидев, что это верно и на ранней стадии развития растений, и что семя могло, по крайней мере частично, нести ответственность за эти различия», - говорит Ахмед Абдельфаттах
Несколько селекционных компаний принимают во внимание микробиом семян в своих программах, надеясь получить супер растения с лучшими генами и лучшими микробами. Один из используемых методов заключается в обработке семян полезными микроорганизмами с целью, чтобы эти микробы в конечном итоге колонизируют растение и оказывают свое влияние на протяжении всей жизни растения», - говорит Ахмед Абдельфаттах.
Следующим шагом исследовательской группы является определение того, что является основным источником микробиома - окружающая среда или семена.