Бактерии в корнях помогают солончаковым травам Джорджии получать питательные вещества
Соленые марши (прибрежные болота) на побережье Джорджии выполняют ключевые экосистемные услуги: очищают воду, защищают береговую линию и служат средой обитания для рыб и моллюсков. Новое исследование показывает, что доминирующий вид травы Spartina alterniflora имеет в корнях и окружающей почве бактерии, которые влияют на продуктивность растений, поставляя им питательные вещества. Это подчеркивает важность почвенных микроорганизмов для всей экосистемы.
Исследование "The core root microbiome of Spartina alterniflora is predominated by sulfur-oxidizing and sulfate-reducing bacteria in Georgia saltmarshes, U.S." опубликовано в журнале Microbiome.
Роль серы в корнях
Исследование, проведенное в 2018–2019 годах на маршах у островов Сапело и Скидауэй, показало, что корни Spartina alterniflora содержат концентрированные сообщества серных бактерий двух типов:
- Сероокисляющие бактерии, которые используют сульфид (S²⁻) как источник энергии.
- Сульфатредуцирующие бактерии, которые "дышат" сульфатом (SO₄²⁻) из морской воды, производя сульфид.
Хотя сульфид в больших количествах токсичен для растений, в малых дозах он "заправляет" микробные "фабрики" в корнях. Эти бактерии используют энергию химических реакций с серой (хемоавтотрофия) для фиксации азота — преобразования атмосферного азота в доступный для растений аммоний (NH₄⁺). Полученные питательные вещества передаются траве.
"Растение может иметь клеточную фабрику, которая производит биомассу из химической энергии, а не в результате фотосинтеза", — отмечает ведущий автор исследования Джоэл Коска.
Значение для экосистем и восстановления побережий
- Микробы помогают минерализовать органическое вещество в осадке, высвобождая биодоступные питательные вещества для растений.
- Около 40% соленых маршей в США исчезли за последние 100 лет. Понимание симбиоза растений и бактерий может помочь в восстановлении этих экосистем.
- Добавление специфических микробов к корням при посадке может повысить выживаемость растений и улучшить результаты восстановительных работ, что критически важно для укрепления береговой линии в условиях повышения уровня моря и изменения климата.
Связь с другими исследованиями климата
Соленые марши являются "голубыми углеродными резервуарами", связывая огромное количество углерода в глобальном масштабе. Исследования Коски в пресноводных торфяниках Миннесоты (проект SPRUCE) также показывают, как потепление приводит к выбросу парниковых газов. Оба типа экосистем играют ключевую роль в углеродном цикле.
Методологический прорыв
Прогресс в этой области стал возможен благодаря "омиксным" технологиям (метагеномике и метатранскриптомике), которые позволяют изучать микробиомы (все микроорганизмы в определенной среде) без необходимости выращивания микробов в лаборатории. Это критически важно, так как подавляющее большинство микробов в природе не культивируется.