Сообщество почвенных бактерий защищает дикий табак от корневой гнили
Ученые из Института химической экологии им. Макса Планка (Йена, Германия) обнаружили, что правильный состав почвенной микробиоты напрямую влияет на выживание дикого табака Nicotiana attenuata.
Проблема "монокультуры" в полевых условиях
В течение 15 лет на экспериментальном поле в заповеднике Лайтл (Юта, США) исследователи выращивали один и тот же вид табака. Со временем это привело к накоплению и распространению патогенов, вызывающих инфекционное увядание. В 2012 году болезнь убила более половины растений. Важно, что другие местные растения на том же поле не проявляли симптомов.
Поиск решения
Ученые протестировали несколько подходов для борьбы с патогенами:
- Выделили из корней больных растений 70 видов бактерий и 36 видов грибов, включая патогенные виды Fusarium и Alternaria.
- Отобрали из корней здоровых растений бактерии, известные как стимуляторы роста.
- Испытали химические фунгициды и добавление древесного угля (имитация условий после пожара, естественной среды для прорастания табака).
- Применили биоконтроль с использованием грибов.
Результаты: эффективно только сообщество бактерий
- Фунгициды, уголь и грибной биоконтроль не помогли, а в некоторых комбинациях даже увеличивали гибель растений.
- Смертность снизилась только у растений, обработанных смесью полезных почвенных бактерий.
- Обработка двумя штаммами бактерий не дала эффекта. Значительное снижение гибели наблюдалось при использовании смеси из трех или пяти бактериальных штаммов.
- Эксперименты in vitro и в поле показали, что отдельные штаммы бактерий раскрывают свой защитный потенциал только в кооперации с другими штаммами, создавая синергетический эффект.
Выводы и значение
- "Здоровая почва" — это сбалансированное микробное сообщество, жизненно важное для роста и здоровья растений.
- В сельском хозяйстве обычно применяют отдельные штаммы бактерий, но бактерии существуют в сообществах, где они дополняют друг друга.
- Болезнь возникла из-за нарушения естественного цикла растений методами сельского хозяйства (монокультура). В природе дикий табак прорастает на новых местах после пожаров и с помощью этиленовой сигнализации активно формирует свой корневой микробиом на ранней стадии.
- Понимание взаимодействий в сложной экосистеме "растение–почвенные микроорганизмы" необходимо для предотвращения потерь урожая в монокультурах и может внести огромный вклад в защиту растений.