Полезные корневые микробы могут поддерживать урожайность риса на полях без удобрений
Выращивание риса, являющегося основным продуктом питания для более половины населения мира, остается ресурсоемким, требующим большого количества воды и химических удобрений. В связи с растущими экологическими проблемами и вопросами продовольственной безопасности возрастает интерес к поиску более устойчивых способов выращивания этой культуры.
Известно, что микробы в корнях растений играют жизненно важную роль в их выживании. Растения могут выживать на бедных почвах, привлекая полезные микробы и формируя симбиотические отношения, однако до конца не изучено, как эти микробные сообщества формируются и функционируют в реальных условиях рисовых полей.
В исследовании, опубликованном в Plant and Cell Physiology, ученые из Nara Institute of Science and Technology (NAIST) изучили, как естественные корневые микробы риса могут поддерживать рост растений, потенциально снижая потребность в синтетических удобрениях.
Исследователи изучили рис (Oryza sativa ssp. japonica), выращенный на экспериментальном поле, которое давало здоровые урожаи риса более 70 лет без внесения удобрений или пестицидов. Они сравнили корневые микробиомы с этого поля с микробиомами с соседнего поля, где применялись традиционные удобрения.
С помощью секвенирования гена 16S рРНК команда проанализировала микробную ДНК в корнях трех японских сортов риса (Nipponbare, Hinohikari и Kinmaze). Образцы собирали каждые две-три недели на протяжении всего вегетационного периода в течение от одного до четырех лет.
Анализ показал, что микробное разнообразие в корнях риса увеличивалось по мере созревания растений. В высокоурожайных, неудобренных почвах корни риса были обогащены азотфиксирующими бактериями, способными преобразовывать атмосферный азот в доступную для растений форму, эффективно компенсируя отсутствие удобрений.
Кроме того, анаэробные бактерии преобладали на ранней вегетативной стадии, в то время как аэробные и микроаэрофильные бактерии становились более распространенными на репродуктивной стадии и стадии созревания. Это, вероятно, отражает типичную практику выращивания риса — осушение поля в период перехода между стадиями развития.
Эти результаты дают ценное представление о том, как полезные микробы формируются и функционируют в корнях риса, выращенного на бедных питательными веществами почвах. Такие микробы можно изолировать и использовать для поддержки устойчивого рисоводства.
Комментируя возможности, которые открывает это исследование, профессор Юсукэ Сайдзё говорит: «В перспективе выделение этих полезных бактерий и их использование в составе специальных микробных смесей может проложить путь к устойчивому рисоводству».