Почвенные микробы помогают инвазивному люпину расти и защищаться от травоядных
Почвенные микробы могут значительно влиять на распространение вредных инвазивных видов, либо затрудняя, либо облегчая рост растения. Исследователи из Университета Турку (Финляндия) изучили роль почвенной микробиоты в успехе люпина многолистного (садкового люпина) — инвазивного вида в финской природе.
Lupinus polyphyllus (садковый люпин) — многолетнее травянистое растение родом из Северной Америки. Его завезли в Европу как декоративное растение, но он распространился за пределы садов и теперь считается инвазивным видом во многих странах, включая Финляндию. Успех люпина как захватчика связан с клубеньковыми бактериями на корнях, которые фиксируют атмосферный азот для питания растения. Азот необходим для роста и производства фитохимических соединений для защиты от травоядных.
«Этот симбиоз с бактериями особенно выгоден садовому люпину в бедных питательными веществами средах, например, на песчаных обочинах дорог, где растение часто растет в изобилии. Это частично объясняет, почему люпину удалось занять так много места на бедных почвах, где он может вытеснить местных конкурентов, не имеющих такого симбиотического партнерства», — поясняет адъюнкт-профессор Сату Рамула.
Почвенные микробы также влияют на запах растения
Исследователи высадили люпины североамериканского и финского происхождения в бедную питательными веществами почву, содержащую микробы из местных популяций люпина, или в почву с уменьшенным количеством микробов.
Было обнаружено, что люпины, независимо от происхождения, получали пользу от почвенных микробов. Эти растения вырастали крупнее, чем растения в контрольной группе с меньшим количеством микробов в среде.
«Помимо роста, почвенные микробы влияли на запах отдельных растений, изменяя состав летучих органических соединений, выделяемых листьями. Особенно растения, выращенные в среде с естественными почвенными микробами, производили летучие вещества, которые, как показали предыдущие исследования, отпугивают улиток», — говорит постдокторант Айно Калске.
Чтобы изучить защиту растения от травоядных, исследователи предложили листья люпина лесным улиткам — его естественным врагам. Лабораторный эксперимент дал неожиданные результаты. Защита растений зависела от почвенных микробов в среде выращивания.
«Лесные улитки ели меньше финских люпинов по сравнению с растениями североамериканского происхождения, когда оба типа выращивались с естественными почвенными микробами. У растений, выращенных с уменьшенной микробиотой, различий в потреблении листьев между популяциями разного происхождения не наблюдалось», — отмечает Калске.
Результаты показывают, что почвенная микробиота оказывает большее влияние, чем считалось ранее, на растения и зависящие от них организмы. Микробы способствуют не только росту растений, но и их защите от травоядных. Почвенная микробиота чрезвычайно обильна: в одной чайной ложке почвы могут содержаться миллионы микробов. Однако её состав варьируется в зависимости от местной флоры и типа почвы.
В настоящее время исследователи изучают, связан ли успех инвазии садового люпина в природе с почвенными микробами.
Исследовательская статья «Soil microbiota explain differences in herbivore resistance between native and invasive populations of a perennial herb» опубликована в Journal of Ecology.