Растения и их микробиом
Наши тела являются домом для триллионов невидимых микроорганизмов: бактерий, грибов, вирусов и мельчайших животных. Они живут на нашей коже, во рту и даже внутри клеток, внося вклад в наше здоровье. Например, кишечные бактерии помогают расщеплять потенциально токсичные соединения пищи и синтезировать необходимые нам витамины.
«Это и есть микробиом», — объясняет научный сотрудник Марии Склодовской-Кюри Тания Галиндо из ETH Zurich (Швейцария). Она добавляет, что на недавней конференции в Вене часто отмечали: в нашем теле больше микробных клеток, чем человеческих.
Но люди не уникальны как самостоятельные экосистемы. С начала земледелия фермеры знали, что болезнь может передаваться с листьев или плодов одного растения другим. Очевидно, действовала какая-то инфекционная сила, влиявшая на урожай.
Чтобы понять больше о микробиоме растений, ученые применяют те же методы, что и в клинической микробиологии человека: выделяют и характеризуют инфекционные организмы для диагностики болезней растений.
Как микробиом растений может улучшить сельское хозяйство
Современная фитопатология изучает как вредные, так и полезные аспекты микробов. Проект ROOTPHENOBIOME, в котором участвовала Галиндо, помогает понять, как множество видов микробов, живущих на, вокруг и внутри растений (их микробиом), могут способствовать устойчивому сельскому хозяйству.
«Мы знаем, что существуют группы микробов в почве и на листьях, которые защищают растения от болезней и помогают им получать больше ресурсов», — говорит она. Например, почвенные бактерии, такие как актиномицеты, помогают разлагать органическую мертвую материю, делая питательные вещества доступными для растений.
«Другая важная группа микробов — грибы, называемые микоризой», — продолжает Галиндо. «Эти почвенные грибы имеют симбиотические отношения с корнями многих растений. Они поглощают и переносят питательные вещества из участков почвы, недоступных корням, и вытесняют патогены». Исследования показывают, что растения с такими грибами в микробиоме обычно здоровее.
Ученые также обнаружили азотфиксирующие бактерии, живущие на корнях и вокруг них, которые помогают растениям усваивать больше этого жизненно важного элемента из воздуха. Азот входит в состав молекулы хлорофилла, придающей растениям зеленый цвет. Недостаток азота часто можно определить по пожелтению листьев.
Такие исследования, считает Галиндо, могут помочь революционизировать сельское хозяйство. Понимание и принятие потребителями здоровья кишечника, например, привело к огромному спросу на пробиотические йогурты. Почему бы не применить этот принцип к сельскохозяйственным культурам?
«Подбор и управление микробами, подходящими для конкретных видов растений, могут помочь нам сократить количество используемых химикатов и пестицидов», — говорит Галиндо. «Это очень важно, потому что сейчас мы наносим ущерб окружающей среде».
Галиндо отмечает, что фермеры обычно вносят 150% необходимого растениям азота, так как большая его часть смывается в водоемы или разлагается микробами с выделением парниковых газов до того, как растения успевают его поглотить.
Использование микробов, помогающих растениям фиксировать азот, может значительно сократить количество удобрений, вносимых на поле. «Если мы поймем, как работают микробы, то сможем использовать их для дополнения или замены химикатов», — заключает она.