Бактерия-«попутчик» может повысить содержание белка в основных сельскохозяйственных культурах
«Зеленая революция» 1950–1970 годов сосредоточилась на «надземных» признаках растений, таких как урожайность, но пренебрегла «подземными», включая питательную ценность. Профессор Университета Делавэра Харш Байс отмечает, что к 205 году население планеты удвоится, и необходимо стимулировать выращивание богатых питательными веществами культур, а не только высокоурожайных.
Большинство основных культур, таких как кукуруза и соя, массово производятся без повышения содержания в них питательных веществ, включая аминокислоты, необходимые для синтеза белка в организме человека.
В новом исследовании, опубликованном в журнале Frontiers in Microbiology, Байс и его коллеги из Университета Делавэра, Stroud Water Research Center и Института Родейла изучили, как почвенная бактерия Streptomyces coelicolor M145 может повысить уровень аминокислоты и антиоксиданта эрготионеина в яровой пшенице.
Метод и результаты
- Исследователи вырастили яровую пшеницу в лаборатории.
- Через 7 дней после прорастания штамм бактерий S. coelicolor был добавлен к корням растений.
- Через 10 дней после инокуляции бактерия смогла заселить корни и побеги пшеницы, производя эрготионеин, обходя врожденные защитные механизмы растения и обогащая его.
- «Это необычно. Разве что существует взаимная выгода для растения или микроба», — прокомментировал Байс.
Значение и перспективы
Полученные данные указывают на альтернативный подход к селекции растений — ассоциирование их с безвредными микробами для увеличения содержания белка в основных культурах (например, рисе и злаках), которые обычно бедны белком.
- «Этот подход использования естественной ассоциации микробов с растениями может способствовать обогащению наших основных культур, усиливая глобальную продовольственную безопасность», — заявил Байс.
- Ключом является инженерия ризосферы (области почвы у корней) для создания благоприятной среды для полезных микробных ассоциаций.
- Ведущий автор исследования Алекс Пипинос отмечает, что изменение климата снижает содержание белка в растениях, а эрготионеин, как было показано, снижает риск сердечно-сосудистых заболеваний и борется с когнитивным снижением. «Улучшая содержание эрготионеина в растениях, мы можем улучшить здоровье человека».
- Соавтор Эндрю Смит подчеркивает, что здоровье почвы — ключевой фактор, и фермеры могут сыграть большую роль.
Следующие шаги
Следующим этапом, по словам Харша Байса, будет проведение исследования в полевых условиях в стрессовых условиях, таких как высокая температура и засуха, чтобы выяснить, почему и как эрготионеин укрепляет растения, как он проникает в них и обходит защитные системы.