Грибной симбиоз повышает урожайность томатов в теплицах

Использование солёной воды для орошения могло бы укрепить продовольственную безопасность засушливых стран, но этому препятствует вредное воздействие соли на растения. Исследователи из KAUST и учёные из Египта показали, что орошение томатов солёной водой возможно с помощью полезного пустынного корневого гриба Piriformospora indica. Это новая ключевая технология для стран с дефицитом водных ресурсов.

"Соль в поливной воде — один из наиболее значительных абиотических стрессов в сельском хозяйстве засушливых и полузасушливых регионов", — говорит участник проекта, бывший постдок KAUST Мохамед Абделазиз. — "Повышение солеустойчивости растений, урожайности и качества культур жизненно важно, но мы должны достичь этого устойчивым и недорогим способом".

Гриб P. indica формирует полезные симбиотические отношения со многими видами растений. Предыдущие исследования показали, что он стимулирует рост ячменя и риса в условиях солевого стресса. Хотя начальные исследования предполагали, что гриб может улучшать рост томатов при длительном орошении солёной водой, механизмы этого процесса оставались неясными. Также было мало известно о взаимодействии гриба и растения на протяжении всего вегетационного периода.

"Солеустойчивость растений — сложный признак, на который влияют многие факторы", — отмечает Абделазиз. — "Механизм солеустойчивости зависит от правильной активации соответствующих генов, состояния клеточных мембран и накопления токсичных ионов натрия. Мы наблюдали за ростом в течение четырёх месяцев за томатами, колонизированными P. indica, и за контрольной группой, обе выращивались в теплицах в коммерческом стиле. Мы изучили генетические и ферментативные реакции на солевой стресс в обеих группах".

Главная угроза для растений при солевом стрессе — накопление ионов натрия (Na⁺), что влияет на метаболизм, рост листьев и плодов. Например, избыток натрия в побегах и корнях нарушает уровень калия (K⁺), жизненно важного для многих процессов роста — от прорастания до активации ферментов.

Команда показала, что колонизация P. indica увеличила экспрессию гена LeNHX1 в листьях. Этот ген принадлежит к семейству генов, ответственных за удаление натрия из клеток. Кроме того, уровни калия в листьях, побегах и корнях группы с P. indica были выше, чем в контроле. P. indica также повысил активность антиоксидантных ферментов, обеспечив дополнительную защиту.

"Колонизация P. indica повысила урожайность плодов томата на 22% в нормальных условиях и на 65% в солевых условиях", — сообщает Абделазиз. — "Колонизация овощей представляет собой простой, малозатратный метод, подходящий для всех производителей — от мелких фермеров до крупных сельхозпредприятий".