Бактерии помогают растениям лучше расти
Исследование учёных Боннского университета и Юго-Западного университета Китая проливает свет на необычную взаимозависимость: кукуруза может привлекать особые почвенные бактерии, которые, в свою очередь, помогают растениям лучше расти. В долгосрочной перспективе результаты могут быть использованы для выведения новых сортов, потребляющих меньше удобрений и оказывающих меньшее влияние на окружающую среду. Исследование опубликовано в престижном журнале Nature Plants.
Растения не только поглощают вещества из почвы, но и выделяют их. Это значительно облегчает им жизнь, как показало исследование.
Учёные изучили несколько сортов кукурузы, значительно различающихся по урожайности. В поисках причины они обнаружили фермент флавонсинтазу 2. Высокоурожайная инбредная линия 787 содержит большое количество этого фермента в корнях. Он производит молекулы из группы флавоноидов и выделяет их в почву.
В почве флавоноиды выполняют иную функцию: они обеспечивают накопление у корней специфических бактерий. Эти микробы, в свою очередь, стимулируют образование большего количества боковых ответвлений корней — латеральных корней. Это позволяет растению поглощать больше азота из окружающей среды и быстрее расти, особенно при дефиците азота.
Стерилизованная почва не вызывала всплеска роста
В экспериментах с малопродуктивным сортом LH93 учёные показали, что он начинает расти значительно лучше в почве, где ранее выращивалась высокопродуктивная линия 787. Эффект исчезал при стерилизации почвы перед посадкой, что доказывает ключевую роль обогащённых бактерий.
В другом эксперименте с мутантной линией кукурузы, не способной формировать латеральные корни, добавление бактерии в почву вызывало ветвление корней. Механизм этого эффекта пока не ясен. Также было показано, что при микробной поддержке кукуруза лучше справляется с дефицитом азота.
Результаты могут способствовать более устойчивому сельскому хозяйству
Азот крайне важен для роста растений, поэтому фермеры вносят азотные удобрения. Однако часть удобрений попадает в водоёмы или атмосферу (в виде оксидов азота или аммиака), способствуя парниковому эффекту. Производство удобрений также требует больших энергозатрат.
«Если мы выведем сельскохозяйственные культуры, которые с помощью бактерий смогут улучшить использование азота, мы сможем значительно снизить загрязнение окружающей среды», — надеется доктор Пэн Ю.
Исследование показывает, что растения способны формировать условия в почве в свою пользу, однако этот аспект до сих пор игнорировался в селекции. Многие взаимодействия корневой системы с почвенными организмами ещё недостаточно изучены. Доктор Пэн Ю возглавил молодёжную исследовательскую группу имени Эмми Нётер в Боннском университете, которая посвящена именно этой теме.