Надземные микробные сообщества, подавляющие болезни растений, можно создавать искусственно

Микробные сообщества, естественным образом обитающие на листьях и стеблях томатов, можно модифицировать для подавления болезней, снижающих урожайность. Это открытие исследователей из Университета штата Пенсильвания дает надежду, что в будущем производители смогут применять такие смеси бактерий и грибов для защиты растений.

В новом исследовании в теплице использовали четыре линии молодых растений томата, представляющих разные варианты обработки и контрольные группы. Исследователи многократно "пассировали" (переносили) микробы — изначально собранные с листьев здоровых томатов в поле — с одного растения на другое, которые затем заражали возбудителем бактериальной пятнистости (Pseudomonas syringae pv. tomato, Pto).

После нескольких таких переносов симптомы болезни (например, коричнево-черные поражения на листьях) начали ослабевать. К девятому пассажу тяжесть заболевания снизилась почти вдвое.

Это открытие имеет значение не только для томатов, но и для других культур. Цель — разработать процесс, позволяющий фермерам использовать микробные сообщества в полевых условиях.

Подавляющее действие микробных сообществ в почве на болезни растений хорошо известно. Однако это первое исследование, показавшее, что микробные сообщества могут играть аналогичную роль в надземной части растений — в филлосфере.

Для создания филлосферных сообществ, способных подавлять бактериальную пятнистость томата, исследователи опрыскивали сотни растений тщательно подготовленными микробными препаратами, а затем заражали патогеном и оценивали тяжесть развившейся болезни. Растения с наименьшей тяжестью заболевания отбирали в качестве источника микробного сообщества для следующего раунда инокуляции.

"Последовательное пассирование микробного сообщества между растениями томата было аналогично сезонному переносу микробов, неоднократно подвергавшихся воздействию Pto, что позволило экологическим и эволюционным процессам протекать за короткое время", — пояснила ведущий исследователь Ханарея Эхау-Таумауну.

Исследование также включало эксперимент в климатической камере, где микробные сообщества подвергали термообработке. Устранение микробного сообщества — стандартный тест на подавление болезни. Этот эксперимент показал, что при уничтожении микробного сообщества симптомы бактериальной пятнистости усиливались, что указывает на ключевую роль членов сообщества в подавлении болезни.

В результатах, опубликованных в Phytobiomes Journal, сообщается, что в теплице пассирование сначала привело к увеличению тяжести болезни для всех линий пассажа (пик пришелся на 4-й или 5-й пассаж), за которым последовало резкое снижение, сохранявшееся до 9-го, заключительного пассажа исследования.