Скрытый конфликт во взаимовыгодных отношениях бобовых и ризобий
Новое исследование доктора Кенджиро Квайдса из Chapman University проверило границы взаимовыгодных отношений между бобовыми растениями и азотфиксирующими почвенными бактериями ризобиями. Результаты, опубликованные в журнале Evolution, показывают, что эта симбиотическая связь не всегда идеально гармонична.
Бобовые (на примере родственника сои, Lotus japonicus) обеспечивают ризобий, живущих в корневых клубеньках, углеводами. Взамен ризобии фиксируют атмосферный азот в форму, пригодную для растения.
Исследование с использованием генетических вариантов растений, образующих низкое, среднее и высокое количество клубеньков, показало:
- Максимальный рост бобовых наблюдался при низком и среднем количестве клубеньков.
- Растения, формирующие высокое количество клубеньков, демонстрировали резко сниженный рост.
При этом размер популяции ризобий продолжал увеличиваться по мере роста числа клубеньков. Это указывает на скрытый конфликт интересов: выгода для растения-хозяина и для бактерий совпадает лишь до определённого оптимума для растения, после чего их интересы расходятся. Результаты свидетельствуют об эволюционном преимуществе ризобий в этом симбиозе.
Вывод: чтобы избежать конфликта, растения-хозяева должны жёстко регулировать свои инвестиции в симбиотические органы (корневые клубеньки), максимизируя соотношение пользы и затрат от взаимодействия с партнёром.
«Мы обнаружили, что при большом количестве клубеньков затраты для растения перевешивают пользу. Однако если мы сможем увеличить число клубеньков и, следовательно, размер популяции ризобий, минимизировав затраты для растения, у нас есть потенциал повысить продуктивность бобовых культур в будущем», — отметил доктор Квайдс.