Учёные впервые сконструировали микробиом растений для защиты урожая и сокращения пестицидов
Впервые учёные сконструировали микробиом растений, увеличив долю «хороших» бактерий, защищающих растение от болезней. Результаты, опубликованные в Nature Communications исследователями из Университета Саутгемптона, Китая и Австрии, могут существенно сократить потребность в экологически разрушительных пестицидах.
Растения также содержат огромное разнообразие бактерий, грибов, вирусов и других микроорганизмов в своих корнях, стеблях и листьях.
«Впервые мы смогли целенаправленно изменить состав микробиома растения, увеличив количество полезных бактерий, которые могут защитить растение от других, вредоносных бактерий», — говорит соавтор статьи доктор Томислав Чернава.
Это достижение может снизить зависимость от пестицидов. Прорыв был сделан на рисовых культурах, но созданная учёными система может быть применена и к другим растениям.
Механизм и результаты
Международная исследовательская группа обнаружила, что один конкретный ген в кластере биосинтеза лигнина рисового растения участвует в формировании его микробиома. Лигнин — сложный полимер в клеточных стенках растений.
- Когда этот ген был деактивирован, популяция определённых полезных бактерий уменьшилась.
- Затем исследователи сделали обратное — сверхэкспрессировали ген, чтобы он производил больше одного специфического типа метаболита (маленькой молекулы, производимой растением-хозяином).
- Это увеличило долю полезных бактерий в микробиоме растения.
Когда эти модифицированные растения подверглись воздействию патогена Xanthomonas oryzae (вызывающего бактериальный ожог риса), они оказались значительно более устойчивыми к нему, чем обычный рис.
Бактериальный ожог распространён в Азии и может привести к существенной потере урожая риса. Создание культуры с защитным микробиомом может помочь укрепить продовольственную безопасность и помочь окружающей среде.
Исследовательская группа теперь изучает, как можно влиять на присутствие других полезных микробов для получения различных преимуществ для здоровья растений.