Альтернатива искусственным удобрениям: малые пептиды усиливают симбиоз растений и грибов

Промышленное сельское хозяйство часто истощает почву, вынуждая фермеров полагаться на искусственные удобрения. Их использование с 1960-х годов выросло более чем вчетверо, но производство удобрений требует огромных затрат энергии, а их применение загрязняет воду, воздух и землю.

Учёные из Института Солка предлагают новое решение. Они обнаружили, что малый пептид CLE16, вырабатываемый корнями растений, стимулирует взаимодействие с полезными почвенными грибами — арбускулярными микоризными грибами. В этом симбиозе грибы снабжают растения водой и фосфором в обмен на углеродные молекулы.

Ключевые выводы исследования:

• CLE16 — первый идентифицированный растительный пептид, который способствует, а не подавляет симбиоз.
• Добавление избытка CLE16 в почву делало грибные арбускулы (структуры для обмена питательными веществами) более устойчивыми и долгоживущими, увеличивая их количество в корнях.
• Возникает самоусиливающийся сигнал: чем больше гриб колонизирует корни, тем больше растение производит CLE16, что способствует дальнейшему распространению гриба.
• CLE16 действует через сигнальный белок CORYNE (CRN), часть рецепторного комплекса CLAVATA. Учёные полагают, что связывание CLE16 с этим комплексом снижает уровень стресса и иммунную реактивность растения, позволяя полезному грибу проникнуть в корни.
• Многие микоризные грибы также производят свои собственные пептиды, подобные CLE16, которые имитируют действие растительных и также усиливают симбиоз.

Перспективы применения:

• Добавление пептидов CLE16 или их грибных аналогов в почву может стать решением для запуска роста полезных грибных сетей на сельскохозяйственных полях.
• Это может позволить заменить неустойчивые химические удобрения естественным симбиозом.
• Дальнейшие исследования будут проверять эффективность этих пептидов для важных культур, таких как соя, кукуруза или пшеница.

Как отмечает старший автор Лена Мюллер, восстановление естественного симбиоза может не только обеспечить растения питательными веществами, но и добавить слой естественной защиты, потенциально снизив использование пестицидов.