Исследователи прогнозируют сокращение полезных для растений микробов из-за изменения климата

Согласно новому исследованию международной команды ученых, изменение климата может сократить численность полезных для растений бактерий, которые считаются критически важными для сельскохозяйственных культур и других экосистем. Результаты опубликованы в Nature Food.

Исследователи, включая Франсиско Дини-Андреоте из Penn State, охарактеризовали распространение и обилие полезных для растений бактерий (PBB) в почвах по всему миру. Затем они смоделировали, как эти микробные сообщества могут измениться в следующем столетии под влиянием зависящего от ископаемого топлива изменения климата.

Используя данные проекта Earth Microbiome Project, ученые идентифицировали микробы, которые могут предоставлять растениям услуги: биоконтроль патогенов, стимуляцию роста и устойчивость к стрессам. Эти функции делают PBB ключевым компонентом продуктивных агроэкосистем, производящих пищу.

Анализ выявил несколько тенденций:

• Более высокое разнообразие PBB в низких широтах, с наибольшей концентрацией в Северной Америке и Африке.
• Всего идентифицировано 396 родов бактерий.
• Местные климатические переменные оказались сильными предикторами состава сообществ PBB, определяя их распределение.

Для прогноза изменений в следующем веке исследователи смоделировали несколько климатических сценариев Межправительственной группы экспертов по изменению климата (IPCC).

Ключевой прогноз модели:

• При сценарии развития на ископаемом топливе (утроение выбросов парниковых газов к 2075 году) численность PBB, связанных с биоконтролем и устойчивостью к стрессу, сократится на 0.60% в 80% регионов мира.
• Для сравнения, при устойчивом сценарии прогнозируемое сокращение составит 0.07%.
• Во всех сценариях средние широты ожидает устойчивое сокращение PBB, тогда как в полярных и экваториальных регионах прогнозируется их увеличение.

Дини-Андреоте подчеркнул, что такие прогнозные исследования важны, но требуют экспериментальной проверки в контролируемых условиях (например, при воздействии потепления или засухи на системы "растение-почва").

Вместо использования почвенных пробиотиков для восстановления PBB (что имеет ограничения, включая необходимость постоянного внесения и невозможность культивирования 90–95% почвенных микробов), ученые предлагают альтернативу.

Перспективное решение: Разработать стратегии генной инженерии сельскохозяйственных культур для производства соединений, которые будут "подкармливать" полезные микробы в ризосфере. Это позволит растениям самостоятельно привлекать полезные бактерии без внешнего внесения пробиотиков.

Исследователи надеются, что эта работа станет катализатором для новых эмпирических исследований PBB и инноваций в сельском хозяйстве для повышения продовольственной безопасности.