Бактериальные влиятели: микробиом ризосферы управляет выделением корневых метаболитов

Корни растений не только поглощают воду и минералы, но и выделяют метаболиты — экссудаты, которые формируют свойства почвы вокруг корня. Этот тонкий слой почвы, называемый ризосферой, является домом для богатого микробного разнообразия — корневого микробиома. Растения, производя определённые экссудаты, управляют микробной жизнью в ризосфере для своей пользы.

Международная исследовательская группа под руководством доктора Элизы Коренблюм из Института Вейцмана (Израиль) в сотрудничестве с доктором Енджеем Шиманским из Института IPK Лейбница (Германия) выяснила, что этот процесс не является односторонним.

Эксперимент и открытие

Учёные провели серию экспериментов с разделённой корневой системой на томатах:

• Одна половина корней каждого растения росла в почве, богатой микробиомом.
• Другая половина — в стерильных и биохимически нейтральных условиях.

Это позволило изучить как локальное влияние микробных сообществ, так и системные изменения в отдалённых корнях в предвосхищении появления новых микроорганизмов.

Было обнаружено, что микробиом ризосферы томата может напрямую влиять на химический состав корней и корневых экссудатов через механизм системной сигнализации от корня к корню. Например, бактерии рода Bacillus используют этот процесс, чтобы вызвать секрецию ацилсахаров во всей корневой системе.

SIREM — новый механизм взаимодействия

Учёные назвали этот процесс «системно индуцированной экссудацией метаболитов корня» (Systemically Induced Root Exudation of Metabolites, SIREM).

Открытие SIREM — это первый шаг к распутыванию регуляторной сети, охватывающей сложные взаимоотношения корней растений и микробов. Вероятно, SIREM является ключевой особенностью взаимодействия корней и микробиоты в ризосфере, а перепрограммированная микробиомом системная экссудация корней способствует кондиционированию почвы. Точные масштабы регуляторной роли и распространённость SIREM ещё предстоит определить.