Изменение структуры древесины влияет на микробиом растений

Модификация структуры древесины тополя также изменяет эндосферный микробиом — сообщество бактерий, обитающих внутри растительной ткани. Это показало исследование учёных из UHasselt, UGent и VIB. «Это одно из первых углублённых исследований влияния целенаправленных модификаций структуры древесины растений на микробиом», — поясняют д-р Брам Беккерс и проф. Яко Вангронсвельд из Центра наук об окружающей среде (CMK/UHasselt). Результаты недавно опубликованы в престижном научном журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Тополя для этого исследования были частью полевых испытаний, организованных VIB под руководством проф. Ваута Буэрьяна (VIB/UGent). Учёные изучали, как деревья с изменённой структурой древесины могут быть использованы для производства, в частности, биоэтанола. «В этом проекте нам удалось с помощью генетической модификации снизить содержание лигнина — компонента древесины — в тополях, — комментирует проф. Буэрьян. — В результате два других важных компонента — целлюлоза и гемицеллюлоза — могли эффективнее превращаться в сахара, а затем путём ферментации — в биоэтанол».

Функция и структура

Исследователи из UHasselt Брам Беккерс и Яко Вангронсвельд решили изучить влияние изменений в структуре древесины на бактерии, обитающие в тополях и вокруг них. «Микроорганизмы играют важную роль в росте, развитии и здоровье растений, как и у людей. Например, они помогают в поглощении питательных веществ и обеспечивают защиту от вредных бактерий и плесени. Однако о наличии связи между генами и составом их микробиома (сообщества бактерий, плесени, вирусов и других микроорганизмов) до сих пор практически ничего неизвестно», — отмечает д-р Беккерс.

Исследователи обнаружили, что изменение состава древесины тополя также меняет функцию и структуру микробиома. Проф. Ваут Буэрьян: «Древесина в деревьях формируется клеточными стенками — важными компонентами, которые вступают в тесный контакт с микроорганизмами. Когда вы вносите существенное изменение в структуру древесины, даже если оно является результатом «выключения» всего одного гена, это приводит к изменению состава бактерий, плесени, вирусов и других микроорганизмов. Это сопоставимо с изменением состава нашей кишечной флоры в результате длительного воздействия другого типа пищи».

Учёные также выяснили, что эти изменения происходят только внутри растительной ткани, называемой эндосферой. Они не наблюдали изменений у почвенных бактерий, живущих снаружи растения вблизи корней дерева.

Последствия

По мнению исследователей, изучение сложных взаимодействий между растениями и их микробиомом имеет решающее значение для оценки потенциальных эффектов модификации сельскохозяйственных культур. «Результаты особенно важны для того, чтобы использовать взаимодействие между деревьями и бактериями для получения более высокой и устойчивой продукции, в данном случае — древесины тополя для биоэнергетики».