Одна бактерия может улучшить почву и растения

Бактерии в глубине почвы влияют на здоровье растений, выделяя мощные природные антибиотики, такие как PCA (феназин-1-карбоновая кислота). PCA-продуцирующие бактерии обильно заселяют корни пшеницы в засушливых районах Колумбийского плато — важного пшеничного региона в центральных частях штатов Вашингтон и Орегон. Однако их роль в этой экосистеме оставалась загадкой. Теперь международная группа учёных впервые получила прямые доказательства того, что эти бактерии влияют не только на пшеницу, но и на окружающую её почву.

Засушливые регионы, такие как Колумбийское плато, страдают от сильной ветровой эрозии почвы, а растениям часто трудно выживать в условиях засухи. Наличие PCA способствует формированию биоплёнки, которая может бороться с деградацией почвы, улучшая удержание влаги. Эта биоплёнка также защищает корни от высыхания в засушливых условиях. Что ещё важнее, PCA-продуцирующие бактерии улучшают долгосрочное здоровье почвы, способствуя накоплению органического вещества. Понимание того, как эти бактерии поддерживают экосистему, может стать ключом к улучшению сельского хозяйства не только на Колумбийском плато, но и в других засушливых регионах мира.

Исследователи поставили цель выяснить механизмы, контролирующие накопление PCA в засушливых условиях. Под руководством Мелиссы ЛеТурно, стипендиатки программы Office of Science Graduate Student Research (SCGSR) в Университете штата Вашингтон, команда включала учёных из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории, Университета Южного Миссисипи, Индийского института биоресурсов и устойчивого развития, Службы сельскохозяйственных исследований Министерства сельского хозяйства США и EMSL (Лаборатории экологической молекулярной науки) — пользовательского объекта Управления науки Министерства энергетики США. Исследователи сравнили биоплёнки на корнях, инокулированных одним штаммом PCA-продуцирующих бактерий, с биоплёнками на корнях, лишённых таких бактерий. Изучая образцы с помощью набора высокоточных микроскопов, включая ионный микрозонд нового поколения (NanoSIMS), гелиевый ионный микроскоп и растровый электронный микроскоп с фокусированным ионным пучком EMSL, они обнаружили, что PCA способствует развитию биоплёнки в корневых системах в засушливых условиях и, вероятно, влияет на питание сельскохозяйственных культур и здоровье почвы на полях суходольной пшеницы. Результаты заполняют пробелы в понимании динамики и эффекта PCA в засушливых агроэкосистемах.