Засуха меняет микробиом корней риса

Засуха может оказывать долгосрочное влияние на сообщество микробов, живущих в корнях риса и вокруг них, как выяснила группа исследователей под руководством Калифорнийского университета в Дэвисе. Микробы, ассоциированные с корнями, помогают растениям усваивать питательные вещества из почвы, поэтому это открытие может помочь понять, как рис реагирует на засушливые периоды и как его можно сделать более устойчивым к засухе. Работа опубликована 22 июля в журнале Nature Plants.

Микробиом корней поливного риса проходит через последовательность изменений по мере роста растений и стабилизируется при их цветении. Эта последовательность изменений постоянна для конкретного сорта риса и географического местоположения. Предыдущие исследования показали, что когда растущему рису не хватает воды, он «ставит на паузу» смену микробиома корней.

Венкатесан Сундаресан, профессор биологии растений в Колледже биологических наук UC Davis, и его коллеги изучили изменения в микробиоме корней риса с течением времени, когда растения лишали воды на 11, 21 или 33 дня. Такое прерывистое засушливое состояние более характерно для дождевых культур, чем терминальная засуха, отметил Сундаресан.

Как и ожидалось, сообщество микробов меняется, когда воду отбирают. Более удивительно то, что изменения сохранялись в течение недель после того, как растения снова поливали.

«Растения риса несут «память» о засушливом эпизоде в своей корневой микробиоте, так что растения, пережившие засуху, можно отличить исключительно на основе их микробиома», — сказал Сундаресан.

Стимулирование роста корней

Команде удалось культивировать и секвенировать наиболее распространенные из этих устойчивых микробов. Это был вид Streptomyces, который способствует росту корней растений — классическая реакция на засуху. ДНК бактерии включает генетический код, похожий на растительные гены гормона роста ауксина.

«Сохранение изменений в микробиоме означает, что удлинение корней продолжается даже после окончания засухи. Это позволяет корням быть лучше подготовленными к использованию глубоких вод», — пояснил Сундаресан. Для некоторых засухоустойчивых сортов риса после засушливого эпизода корни будут продолжать расти достаточно долго, чтобы проникнуть через твердый подпочвенный слой.

Устойчивые изменения также означают, что реакция микробиома будет более быстрой при следующей засухе, поскольку он уже изменен после первой.

Поскольку экстремальные климатические явления становятся более частыми, культуры, вероятно, будут испытывать больше прерывистых засух, отмечают авторы. Понимание того, что делает растения более устойчивыми к засушливым условиям, может помочь снизить потери урожая.