Замечательные вещи могут произойти, когда растения окружают себя правильными микробами. Исследование, проведённое на растениях из семейства гороховых Acmispon strigosus, показало 13-кратное увеличение роста растений, которые сотрудничали с высокоэффективным штаммом азотфиксирующих бактерий Bradyrhizobium.
Подпись к изображению: Учёные в ходе исследования изучали Acmispon strigosus ,растение семейства гороховых
Способность растений использовать полезные микробы для повышения собственного прироста остаётся в центре внимания агрономов. Некоторые селекционеры считают, что понимание особенностей, которые позволяют культурам привлекать к себе такие микроорганизмы, является ключом к устойчивому развитию сельского хозяйства в будущем.
Барьером для взаимовыгодной работы микробов и растений являются сложные генетические и экологические факторы, которые определяют их роль в росте растений. Оставаясь без присмотра, растения не всегда набирают полезные микробы, вместо этого окружая себя смесью полезных и не очень бактерий. Попытки управлять популяциями микробов, встречающимися в почве, — путем инокуляции полезными штаммами — в большинстве случаев потерпели неудачу.
«Очень сложно предсказать, какие комбинации микробов будут успешными в полевых условиях, поскольку микробы, которые полезны для растений в лаборатории, не всегда успешно конкурируют с микробами, которые уже существуют в этой почве, — сказала Джоэл Сакс, профессор эволюционной экологии в Калифорнийском университете. — Перспективной альтернативой является разведение растений, которые лучше уживаются со своими собственными микробными партнёрами — черта, которая будет передана будущим поколениям растения».
Учёные исследовали влияние окружающей среды на то, как Acmispon strigosus уживаются с различными штаммами азотфиксирующих бактерий. Удивительно, но они обнаружили, что изменение окружающей среды путем внесения удобрений в почву не изменило степень связи растения с микробами. Вместо этого оказалось, что генетические различия между растениями гороха были наиболее важными для объяснении причин отношений растения с наиболее полезными микробами. Другими словами, некоторые линии растения лучше других принимали участие в налаживании выгодных партнерских отношений.
«В конечном счете, мы надеемся, что агрономы будут использовать это исследование для разработки новых сортов растений, что может уменьшить зависимость от химических удобрений, которые дороги для производителей и могут загрязнять окружающую среду», — сказала Камилла Вендландт, ведущий автор исследования.
В будущих исследованиях учёные надеются выяснить, будут ли растения гороха способны проявлять генетические различия при взаимодействии с гораздо более сложными микробными сообществами в реальных почвах. Лаборатория также расширяет своё исследование на растение вигны (коровий горох), которое является важной бобовой культурой в Африке к югу от Сахары.
Результаты исследования были опубликованы в издании New Phytologist.