Скоординированные усилия по пониманию микробиомов растений могут улучшить здоровье растений и продуктивность сельского хозяйства, согласно новой публикации «Перспектива», опубликованной 28 марта в журнале открытого доступа PLOS Biology, написанной Пози Басби из Орегонского государственного университета в Корваллисе и его коллегами из восьми других исследований. учреждения.
Как и люди, растения живут в тесном контакте с микробами, в том числе с полезными бактериями и грибами, которые усиливают рост растений и устойчивость к болезням. В то время как важность нескольких отдельных видов бактерий, таких как азотфиксирующие ризобии бобовых, широко известна, относительно мало известно о структуре, функциях и нарушениях сложных микробных сообществ, окружающих корни и обитающих на листьях.
Чтобы помочь понять, как полезные микробы могут быть использованы в устойчивом сельском хозяйстве, Басби и его коллеги призывают к проекту микробиома растений, смоделированному по образцу недавно завершенного проекта микробиома человека, который предоставляет эталонный набор последовательностей генома микробов человека для разработки новых инструментов. для анализа этих геномов. Усилия по микробиому растений будут сосредоточены на понимании взаимосвязей, которые влияют на рост растений и могут помочь сельскохозяйственному производству, включая эффективность использования питательных веществ, стрессоустойчивость и устойчивость к болезням. Хотя определенная работа была проделана, отмечают авторы, «не было предпринято скоординированных усилий по консолидации и воплощению новых идей в практические решения для фермеров."
С этой целью они предлагают набор из пяти широких исследовательских приоритетов:
- Разработка модельных систем микробиома-хозяина для сельскохозяйственных и некультурных растений. Для охвата ряда сельскохозяйственных культур, включая зерновые, овощи, фрукты и экономически важные виды деревьев, необходимо несколько моделей. Инструменты для создания и работы с этими системами, а также полученные из них данные должны быть доступны в публичных базах данных.
- Определите «основной микробиом», набор организмов, обнаруженный в большинстве образцов определенного набора растений, чтобы определить отношения, которые должны быть приоритетными для дальнейшего изучения. Сравнение основных микробиомов, вероятно, продемонстрирует дальнейшее понимание как генетических, так и экологических влияний на состав микробиома.
- Стремитесь понять правила сборки и устойчивости микробиома. В рамках этой цели авторы рекомендуют уделять приоритетное внимание исследованиям, направленным на создание синтетических микробных сообществ, которые могут успешно колонизировать органы растений и достаточно долго сохраняться в естественной среде, принося пользу хозяину.
- Определите функциональные механизмы взаимодействия сельскохозяйственных микробиомов, чтобы узнать, как эти взаимодействия способствуют обмену питательными веществами, засухоустойчивости и другим особенностям активности микробиома.
- Охарактеризуйте сложные взаимодействия между генотипом растений, факторами окружающей среды, стратегиями управления фермой и составом микробиома, чтобы узнать, как одно влияет на другое. «Определение «здорового» или «полезного» микробиома может зависеть от конкретных экологических проблем, с которыми сталкивается растение», - отмечают авторы, или, в качестве альтернативы, может существовать «общий» микробиом, состав которого способствует росту и здоровью в широких пределах. ряд условий.
«Больше, чем когда-либо прежде, инструменты, технологии и финансирование теперь существуют для решения фундаментальных вопросов в исследованиях сельскохозяйственных биомов», - заключают они. «Поощряя выполнение этих пяти ключевых исследовательских приоритетов, мы стремимся ускорить разработку манипуляций с сельскохозяйственным микробиомом и стратегий управления, которые повысят устойчивость и продуктивность глобального сельского хозяйства."