Синтетические эндобиотические сообщества повышают здоровье сельхозкультур и подавляют почвенные болезни

В новом исследовании, опубликованном в Horticulture Research, учёные из Института субтропического сельского хозяйства Китайской академии наук показали, что специально сконструированные синтетические микробные сообщества (SynComs) могут значительно стимулировать рост растений и сдерживать почвенные болезни, предлагая перспективную стратегию биоконтроля.

Эндобиоты растений, живущие симбиотически в их тканях, играют ключевую роль в здоровье растения-хозяина, усвоении питательных веществ и устойчивости к болезням. Использование этих микробов — устойчивая альтернатива химическим пестицидам. Однако отбор эффективных штаммов из сложных природных микробиомов и сборка их в стабильные функциональные SynComs остаются серьёзной проблемой.

Интегрировав полевой отбор проб, секвенирование микробиома и функциональные анализы, исследователи изучили эндобиотическую микробиоту съедобных лилий при долгосрочном монокультивировании. Они обнаружили, что непрерывное выращивание обогащало как почвенный патоген Fusarium oxysporum, так и полезные бактерии, такие как Pseudomonas и Bacillus, формируя сеть в состоянии «антагонистического равновесия». Burkholderiaceae и Pseudomonas были определены как ключевые таксоны, поддерживающие этот микробный баланс.

Около 50% эндобиотических бактерий происходили из почвы, тогда как для грибов этот показатель составлял менее 10%, что отражает сильную селекцию со стороны растения-хозяина в отношении грибных компонентов. Учёные выделили ключевые антагонистические штаммы из луковиц лилий, включая Rhizobium, Methylobacterium и гриб Talaromyces, и сконструировали несколько SynComs.

В тестах консорциумы из нескольких штаммов превзошли отдельные изоляты как в стимулировании роста растений, так и в подавлении патогенов. Важно, что SynComs, содержащие грибы, были эффективнее сообществ, состоящих только из бактерий.

«Наша работа показывает, как монокультура влияет на микробиом растения, и представляет новую стратегию создания целевых SynComs для борьбы с фузариозным увяданием», — сказал профессор Чжу Баоли, автор-корреспондент исследования.

Рационально сконструированные микробные сообщества не только подавляют патогены, но и способствуют росту растений, предлагая устойчивые решения проблем повторных посадок и сокращая чрезмерное использование пестицидов. Эти результаты связывают микробную экологию с сельскохозяйственной практикой и имеют широкие последствия для зелёного сельского хозяйства и управления здоровьем почв.