Инженерия корневого микробиома улучшает рост растений
Помимо традиционной селекции и генетической модификации, существует альтернативный способ улучшения сельскохозяйственных культур — инженерия почвенного микробиома растений. В обзорной статье, опубликованной 25 сентября в Trends in Microbiology, биологи показывают, как можно искусственно отбирать микробиом для стимуляции роста даже у генетически идентичных растений, которые не могут эволюционировать самостоятельно. Такие искусственно отобранные микробиомы могут наследоваться от родителей к потомству.
В собственных лабораториях авторы — Ульрих Мюллер из Техасского университета в Остине и Джоэл Сакс из Калифорнийского университета в Риверсайде — добились успеха в инженерии микробиома у Arabidopsis (близкого родственника капусты и брокколи). В экспериментах бактерии с корней самых крупных растений собирали с помощью фильтра и переносили другим растениям, выращиваемым из семян. Со временем генетически идентичные растения начинали расти лучше благодаря эволюционировавшему и улучшенному микробиому.
«Я надеюсь, что другие заинтересуются оптимизацией методов для других систем, — говорит Мюллер. — Для сельскохозяйственных применений я бы начал с искусственного отбора корневых микробиомов в тепличных условиях, используя такие культуры, как салат, огурец или томаты, изучил бы эти эксперименты, а затем оценил, можно ли применить эти принципы к сельскому хозяйству и садоводству на открытом воздухе».
Эксперименты с микробиомами сложны из-за трудностей передачи целых микробных сообществ между растениями или животными. Привлекательность таких модельных организмов, как злаки или медоносные пчелы, заключается в том, что их микробиомы можно сделать наследуемыми. Тестирование на организмах со стабильной генетикой позволяет чётче увидеть эффект от добавления специфических бактериальных сообществ.
«Искусственный отбор микробиомов может быть более дешёвым способом борьбы с болезнями растений и животных по сравнению с пестицидами, антибиотиками или созданием ГМО, — отмечает Мюллер. — Методы искусственного отбора корневых микробиомов очень просты (нужны лишь шприц и фильтр), и любой фермер в любой точке мира потенциально может использовать их для создания микробиомов, специфичных для проблем конкретной местности».