Когда растения и их микробы не в ладу, последствия могут быть катастрофическими
Как и у людей, у растений может развиться дисбиоз — состояние, связанное с аномальным составом микробиома, что имеет тяжелые последствия. Исследования показали, что некоторые гены и процессы, контролирующие дисбиоз у растений, могут быть схожи с человеческими. Это открытие открывает новые возможности для инноваций в здоровье растений и глобальной продовольственной безопасности.
Есть ли у растений микробиом?
Да. Надземная часть растения (филлосфера) и подземная (ризосфера) представляют собой одни из крупнейших сред обитания для микробов на Земле. Микробы растений помогают им получать питательные вещества из почвы и справляться со стрессами. Экологические исследования отмечают: чем больше разнообразие микробов на листьях, тем продуктивнее растение.
Как растения поддерживают здоровье микробиоты?
Растения, вероятно, развили сложную генетическую сеть для отбора правильного набора микробов. Исследования на модельном растении Arabidopsis thaliana выявили несколько «генов, контролирующих микробиоту», вовлеченных в иммунитет и водный баланс.
Когда эти гены удаляли, мутантные растения Arabidopsis не могли поддерживать правильный микробный состав и проявляли симптомы дисбиоза: отмирание или пожелтение листьев. Это первое документальное подтверждение негативных эффектов дисбиоза в царстве растений.
Особенности «больных» растений
У мутантов с дисбиозом наблюдались три ключевые особенности:
- Аномально высокий уровень микробов внутри листьев.
- Резкое снижение общего разнообразия бактерий (здоровые растения, напротив, поддерживают разнообразие).
- Снижение количества полезных бактерий типа Firmicutes и драматическое увеличение числа вредных бактерий.
Некоторые из этих изменений микробиоты также наблюдаются у пациентов с воспалительным заболеванием кишечника, что указывает на концептуальные параллели в развитии дисбиоза у людей и растений.
Что дальше?
Идентифицированные гены, предотвращающие дисбиоз, найдены в геномах многих растений, что говорит о широкой применимости открытия. В будущем можно экспериментировать с изменением этих генов хозяина для улучшения здоровья растений, например:
- Используя генные редакторы для усиления экспрессии специфических генов.
- Создавая синтетический здоровый микробиом в форме пробиотика для растений.
Легкость генетических исследований на растениях, таких как Arabidopsis, также предлагает возможность идентифицировать больше генов, важных для сохранения здоровья микробиоты как у растений, так и у людей.