Как растения формируют нужный им микробиом для выживания в суровых условиях
Новое исследование Университета Северной Аризоны (NAU) указывает на то, что в определённых условиях растения могут «курировать» свой микробиом — отбирая полезные микроорганизмы и подавляя вредные — для адаптации к окружающей среде. Эти выводы важны для устойчивого сельского хозяйства и дают лучшее понимание адаптации сложных экосистем в меняющихся условиях.
Профессор Нэнси Коллинз Джонсон из Школы наук о Земле и устойчивого развития NAU и профессор Сесар Марин из Университета Санто-Томас в Чили представили концепцию функционального отбора команд (functional team selection, FTS) в статье, опубликованной в The ISME Journal.
У растений есть микробиом в корнях и вокруг них, состоящий из сообществ грибов, бактерий, вирусов и других микроорганизмов. Эти сообщества помогают растениям получать из почвы питательные вещества и воду, а также защищают от стресса и болезней.
Десятилетиями предпринимались попытки коммерческого воссоздания этих сообществ, но продукты часто не давали ожидаемого эффекта.
Концепция FTS объясняет, почему. Она предлагает целостный взгляд, рассматривая растения и связанные с ними микробиомы как сложные системы взаимодействующих организмов и вирусов.
Функциональные «команды» микробиома могут эволюционировать, чтобы помогать растениям расти в, казалось бы, сложных условиях. Когда ресурсов мало, но есть достаточно времени и смесь полезных микробов, растения и грибы, естественно живущие вместе, могут сформировать взаимовыгодные партнёрства.
«Функциональные команды вряд ли эволюционируют в благоприятных средах без стресса и с обилием ресурсов, потому что там нет необходимого давления отбора для курирования состава микробиома», — заявила Джонсон.
«Доказательства FTS видны в исследованиях, показывающих, что удобрение естественной растительности часто снижает пользу от микоризы, устраняя необходимое давление отбора».
Концепция FTS основана на экологических и эволюционных теориях, включая недавно предложенный Закон возрастания функциональной информации, объясняющий роль функции и отбора в эволюции всех типов систем во Вселенной.
Хотя FTS была разработана для понимания эволюции и функционирования растений и их подземных микробиомов, эта концепция может помочь понять и лучше управлять различными микробиомами, выполняющими важные функции для человека.