Растения защищаются от болезней с помощью сообщества почвенных микробов

Ученые из Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли (Министерство энергетики США) и Вагенингенского университета (Нидерланды) обнаружили, что растения полагаются на сложное сообщество почвенных микробов для защиты от патогенов, подобно тому, как млекопитающие используют микробиом для предотвращения инфекций.

Впервые удалось расшифровать группу микробов, которая позволяет почве подавлять патоген, убивающий растения. Предыдущие исследования феномена супрессивной почвы (disease-suppressive soil) выявляли лишь один-два микроорганизма, борющихся с патогенами.

Однако команда из Беркли обнаружила сложную микробную сеть. Проанализировав почву с поля сахарной свеклы, ставшей устойчивой к патогенному грибу Rhizoctonia solani (вызывающему корневую гниль у свеклы, картофеля и риса), ученые выявили 17 видов почвенных микробов, совместно подавляющих патоген. Все они работают вместе, чтобы снизить частоту грибковой инфекции.

Методология:

• Для анализа использовался PhyloChip — микрочип, способный обнаружить присутствие 59 000 видов бактерий и архей в образцах почвы без необходимости их культивирования.
• Были проанализированы образцы почвы с шестью различными уровнями супрессивности.
• Чип обнаружил более 33 000 видов бактерий и архей во всех образцах.
• Ключевым отличием супрессивных образцов стало повышенное обилие 17 уникальных типов бактерий. Среди них были известные борцы с грибами, такие как Pseudomonas, Burkholderia, Xanthomonas и Actinobacteria, а также бактерии, которые сами по себе не подавляют патогены, но действуют синергетически.

Вывод: Подавление болезней в почве — это сложное явление, контролируемое сообществом организмов, а не одним-двумя видами. Повышение численности нескольких бактериальных типов — более важный индикатор супрессивности, чем присутствие отдельных эффективных видов.

Это открытие может помочь в разработке способов защиты сельскохозяйственных культур от болезней. Также оно ставит новые вопросы: активно ли растения рекрутируют полезные микроорганизмы для защиты и каков механизм их совместного действия.

Исследование опубликовано в выпуске Science Express от 5 мая.