Создание микробных сообществ для помощи растениям в борьбе с дефицитом питательных веществ
Идентификация конкретных микробов, способствующих здоровью растений, — сложная задача. В исследовании, опубликованном 20 февраля в журнале PLOS Biology, учёные разработали общую экспериментальную схему для выявления и прогнозирования того, какие небольшие группы бактериальных видов могут помочь растениям справиться с фосфатным голоданием — одной из форм пищевого стресса.
Микробы, колонизирующие корни и надземные органы растений, могут выполнять множество полезных функций. Совокупность этих микроорганизмов составляет «микробиом растения». Цель многих исследовательских групп и биотехнологических компаний — определить и внедрить отдельные микробы или небольшие группы видов, которые повысят продуктивность растений и уменьшат зависимость сельского хозяйства от химических удобрений.
Хотя учёные могут легко определить «кто есть кто» (какие бактерии и грибы присутствуют) и в каких пропорциях, понять, как эти микробы взаимодействуют друг с другом и с растением, влияя на его состояние, гораздо сложнее. Соавтор статьи Джефф Дангл надеется, что их работа «предоставит шаблон для исследователей, заинтересованных в определении пробиотиков с предсказуемым эффектом как для растений, так и для людей».
В этой работе соавторы Сур Эррера Паредес и Тяньсян Гао, их коллеги из Медицинского института Говарда Хьюза и университета Северной Каролины в Чапел-Хилл разработали общую схему для создания небольшого консорциума из восьми или девяти бактериальных членов на основе лабораторных экспериментов.
Методология исследования:
- Сначала они протестировали отдельные штаммы бактерий, чтобы определить, какие из них помогают или мешают растению выживать при фосфатном голодании.
- Затем они протестировали небольшую часть всех возможных пар консорциумов из восьми или девяти членов, составленных из этих отдельных штаммов.
- Используя эти результаты, они с помощью анализа нейронной сети спрогнозировали, какие непротестированные пары консорциумов помогут растению.
- Предсказания были подтверждены экспериментально.
Это исследование показывает, что функциональную сложность корневого микробиома можно упростить, тестируя только подмножество всех возможных микробных комбинаций.
«Мы надеемся, что в будущих исследованиях станет возможным создавать растительные пробиотики с предсказуемым воздействием на наши растения, и, аналогично, на наш собственный человеческий микробиом», — сказал Дангл.