Растения заранее упаковывают полезные микробы в свои семена

Растения имеют симбиотические отношения с определёнными бактериями. Эти «комменсальные» бактерии помогают растениям извлекать питательные вещества и защищаться от захватчиков — что важно для предотвращения загрязнения патогенами фруктов и овощей. Учёные обнаружили, что растения могут «упаковывать» свои комменсальные бактерии внутрь семян, обеспечивая колонизацию проростков с самого начала. Исследователи из Университета Нотр-Дам представили свои выводы на 5-й Конференции ASM по полезным микробам.

Растения являются хозяевами для разнообразных бактерий — микробиома растения. Как и у людей, он формируется типами бактерий, успешно колонизирующих экосистему растения. Большинство из них симбиотичны (например, фиксируют азот или защищают листья). Патогенные бактерии, такие как продуцирующий шига-токсин E. coli O104:H4, также могут колонизировать растение. Вспышка E. coli в 2011 году в Германии, Франции и Нидерландах была связана с употреблением заражённых проростков, что сложно предотвратить при открытом выращивании.

Гипотеза исследования: лучшая защита от патогенов — здоровый микробиом, колонизированный защитными бактериями с самого начала, как у младенцев. Учёные под руководством доктора Шона Ли исследовали стерилизованные семена маша и выделили уникальный штамм Bacillus pumilus, обеспечивающий растению усиленную микробную защиту.

«Это было настоящее любопытство... Тот факт, что мы смогли выделить и вырастить бактерию, упакованную внутри семени, был довольно удивительным», — сказал доктор Ли.

Исследователи стерилизовали и протестировали внешнюю часть цельного семени. Убедившись в её стерильности, они взяли пробы из внутренней части семян, поместили их в бактериальный агар и инкубировали. Был обнаружен новый штамм Bacillus pumilus — высокоподвижная грамположительная бактерия, способная колонизировать растение маша без вреда для него. Секвенирование генома показало, что выделенный B. pumilus содержит три уникальных кластера генов для производства антимикробных пептидных соединений — бактериоцинов.

Учёные полагают, что их открытие может повлиять на понимание растений и создание безопасных пищевых антимикробных средств. Предварительная колонизация семян может быть важным механизмом установления и поддержания полезного микробиома растения. Команда сейчас изучает бактериоцины, которые, по словам доктора Ли, «обладают огромным потенциалом».