Как пшеница формирует свой корневой микробиом

Новое исследование показывает, как растения пшеницы активно влияют на микробные сообщества, живущие на поверхности и внутри их корней, и как эти корневые микробиомы меняются со временем в зависимости от условий, таких как засуха и орошение. Эти данные могут помочь в будущем более эффективно управлять сельскохозяйственными культурами в различных условиях.

Исследование под руководством Тима К. Полица (USDA-ARS Wheat Health, Genetics, and Quality Research Unit) и доктора Ольги Мавроди (Университет штата Вашингтон) было опубликовано в Phytobiomes Journal.

С помощью секвенирования ДНК нового поколения команда проанализировала бактериальные сообщества в ризосфере (почве, непосредственно окружающей корни пшеницы) и внутри самих корней.

Работа проводилась в течение нескольких сезонов на исследовательской станции Линд Драйленд в центральном Вашингтоне, где выпадает всего около девяти дюймов осадков в год. Сравнивая орошаемые и богарные участки с течением времени и отбирая образцы растений на ключевых стадиях роста, исследователи смогли отследить микробные изменения как в течение одного сезона, так и на протяжении нескольких лет.

Одним из самых поразительных открытий стало то, насколько активно растение участвует в формировании своих микробных партнеров.

"Растение направляет сборку и состав микробов на своих корнях, во многом так же, как микробиом кишечника у человека определяется тем, что мы едим", — сказала Мавроди.

Этот процесс отбора не случаен — определенные микробы предпочитаются в сухих условиях, другие — при орошении, что подчеркивает сложные и динамичные отношения между растением и почвенной жизнью.

"Наше исследование показывает, что растение не является пассивным хозяином, а играет роль в отборе микробов, колонизирующих его корни", — добавила Мавроди. — "Ни одно другое исследование не отслеживало эти изменения с таким уровнем детализации в течение столь длительного периода в работающей сельскохозяйственной системе".

В отличие от типичных краткосрочных полевых испытаний, это долгосрочное исследование показывает, как микробные популяции развиваются при повторяющихся циклах обработки почвы, посадки и сбора урожая. Оно также дает более четкую картину того, как корневые микробиомы адаптируются и перестраиваются в ответ на сезонные и экологические стрессы.

Выявление микробов, естественным образом приспособленных к засушливым условиям, в будущем может помочь повысить продуктивность и устойчивость пшеницы в регионах с ограниченными водными ресурсами.