Новые ключи к пониманию того, как микробиом растений защищает от бактериальной пятнистости

Бактериальная пятнистость — распространённое заболевание томатов, ведущее к снижению урожайности. Новое исследование учёных из Университета Пенсильвании раскрывает новые детали о том, как микробиом растения можно использовать для борьбы с патогеном.

Исследование, опубликованное в журнале Environmental Microbiome, изучило, чем микробиомы филлосферы (надземной части растения) томата, подавляющие болезнь, отличаются от микробиомов растений, восприимчивых к бактериальной пятнистости.

Команда обнаружила, что на растениях, развивших устойчивость к болезни, присутствовал ряд популяций бактерий Xanthomonas и Pseudomonas, что указывает на их роль в подавлении заболевания.

Кевин Хокетт, доцент микробной экологии и ведущий автор статьи, отметил, что результаты могут в перспективе помочь в создании новых средств защиты растений и открыть возможности для дальнейших исследований.

«Если мы узнаем больше о том, какие микробы подавляют болезнь, возможно, в будущем мы сможем выделить и скомбинировать их для использования фермерами в качестве обработки. Кроме того, некоторые из самых опасных болезней сельскохозяйственных культур — грибковые, поэтому если мы покажем, что этот процесс работает и для грибов, это откроет ещё больше исследований и возможных применений».

Исследование было вдохновлено тем, как некоторые почвенные микробиомы могут развиваться от сезона к сезону, в итоге подавляя болезни растений. Хокетт пояснил, что если культура чувствительна к определённому заболеванию и фермер высаживает её на одном и том же месте год за годом, в некоторых случаях микробы в почве со временем изменятся, чтобы подавить этот патоген, и заболевание ослабнет.

Он отметил, что, хотя этот процесс наблюдался, его точные механизмы плохо изучены, и неясно, может ли подобное происходить и в надземной части растений.

«Мы видели это с почвами, что логично, потому что почва одна и та же год за годом. В случае надземных частей растений — листьев, цветов, плодов — всё это собирается и удаляется с поля или запахивается. Поэтому нам было интересно, сможем ли мы воспроизвести этот процесс на листьях растения».

В предыдущей работе исследователи обнаружили, что микробиом растения может измениться, чтобы подавить бактерии, вызывающие пятнистость. Но поскольку микробиом состоит из многих типов микроорганизмов — бактерий, грибов и вирусов — команде было интересно узнать, какие именно микробы управляют этим подавлением болезни.

Для текущего исследования учёные начали с опрыскивания растений томата бактерией-возбудителем. Через несколько дней они провели «пассажирование» микробиома: выбрали растения с наименьшими признаками болезни, смыли микробиом с листьев в раствор и затем опрыскали этим раствором новое растение.

Команда также включила контрольную группу, в которой протокол пассажирования выполняли на растениях без внесённого патогена. Поскольку болезни не было, листья для пассажа выбирали случайным образом. Этот процесс повторили девять раз, после чего собрали и проанализировали микробиом финального пассажа.

Теперь, когда учёные больше знают о составе подавляющего болезнь микробиома, у них есть лучшие подсказки о том, на какие микробы нацеливаться для возможных будущих обработок.

«Возможно, для эффективности необходимо всё микробное сообщество, но первое, что мы хотим сделать, — это начать разбирать это сообщество, чтобы определить, кто на самом деле является ключевым игроком в подавлении болезни. Потому что может оказаться, что некоторые члены сообщества были отобраны в процессе пассажирования, но на самом деле не вносят вклад в подавление заболевания».