Растения и микробы участвуют в разнообразных симбиотических отношениях, но определить конкретные микробы или группы микробов, которые способствуют здоровью растений, чрезвычайно сложно. В работе, опубликованной 20 февраля в журнале открытого доступа PLOS Biology, исследователи разработали общую экспериментальную схему для определения и прогнозирования того, какие небольшие группы видов бактерий могут помочь растениям реагировать на голодание по фосфатам, форму пищевого стресса.
Микробы могут выполнять удивительный спектр полезных функций для растений, колонизируя корни и надземные органы, такие как листья. В совокупности эти микробы составляют так называемый «микробиом растений». Несколько исследовательских групп и биотехнологических компаний по всему миру надеются определить и внедрить отдельные микробы или небольшие группы видов микробов, которые могут повысить продуктивность растений и уменьшить зависимость от химических удобрений в сельском хозяйстве.
Хотя исследователи могут легко определить, «кто там» (то есть, какие виды бактерий и грибов присутствуют) и в каких относительных пропорциях, гораздо сложнее понять, как эти микробы взаимодействуют друг с другом и с растением, чтобы влиять на него. производительность завода. Джефф Дэнгл, соавтор статьи, надеется, что их работа «предоставит образец для исследователей, заинтересованных в определении пробиотиков с прогностическим действием как на растения, так и на человека».
В этой исследовательской статье соавторы Сур Эррера Паредес и Тяньсян Гао, соавтор Габриэль Кастрилло и их коллеги из Медицинского института Говарда Хьюза и факультетов биологии и информатики Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл разработал общую схему создания небольшого консорциума из восьми или девяти членов бактерий на основе результатов лабораторных экспериментов. Сначала они протестировали отдельные штаммы бактерий, чтобы определить, какие бактерии помогают или препятствуют способности растения выживать при голодании по фосфатам. Затем они протестировали небольшое подмножество всех возможных пар восьми- или девятичленных консорциумов, созданных из этих отдельных штаммов, использовали эти результаты, чтобы предсказать, какие непроверенные пары консорциумов помогут растению, используя анализ нейронной сети, и подтвердили предсказания экспериментально.
Это исследование демонстрирует, что функциональную сложность корневого микробиома можно упростить, протестировав только подмножество всех возможных микробных комбинаций.
«Надежда будущих исследований состоит в том, что станет возможным создание растительных пробиотиков с предсказуемым воздействием на наши растения и, аналогично, на наш собственный человеческий микробиом», - сказал Дэнгл.