Солёная почва делает растения уязвимыми к нетрадиционному механизму бактериальной токсичности

Исследователи из Института селекции растений Макса Планка и Института молекулярной биологии и прикладной экологии Фраунгофера показали, как один метаболит может сделать бактерии токсичными для растений в условиях высокого содержания соли.

Изменение климата, особенно рост температур, создаст нагрузку на растения. Одно из последствий — необходимость более частого орошения, что ведёт к накоплению солей в сельскохозяйственных почвах. Климат также влияет на микробные сообщества, ассоциированные с растениями, которые делают их устойчивее.

Хотя около 95% бактерий в микробиоме растений нейтральны или полезны, некоторые, например Pseudomonas brassicacearum R401, могут быть вредны. В лабораторных условиях этот штамм вредит резуховидке Таля (Arabidopsis thaliana), но в естественной почве болезни не вызывает, что указывает на необходимость специфических условий для проявления патогенности.

Учёные обнаружили, что солевой стресс способствует заражению растений этой бактерией. При добавлении соли рост растений в присутствии R401 ухудшался. При этом у R401 нет типичного аппарата для инъекции патогенных белков в клетки хозяина, и он не подавляет иммунный ответ растения.

В сотрудничестве с группой Тилля Шеберле исследователи выявили гены, схожие с теми, что кодируют фитотоксичные метаболиты у родственных бактерий. Они выделили предсказанный метаболит — брассикапептин — и показали, что мутация ключевого гена его синтеза превращает R401 в полезную для растений бактерию.

Брассикапептин сам по себе достаточен для вызывания болезни растений в условиях высокого содержания соли. Токсичность проявляется не только для резуховидки Таля, но и для томатов, а также для других микроорганизмов.

Молекула состоит из жирнокислотного хвоста, связанного с аминокислотами, и может формировать поры в мембранах растений. Это объясняет, почему её токсичность становится очевидной при солевом стрессе.

"Важно больше узнать о том, как природные продукты, производимые микробами, влияют на физиологию растений. Это позволит создавать эффективные биологические средства защиты урожая", — отмечает Тилль Шеберле.

"Удивительно, что одна бактериальная молекула может одновременно повышать чувствительность растений к осмотическому стрессу, способствовать колонизации корней бактериями и препятствовать росту бактериальных и грибковых конкурентов", — добавляет Стефан Акар.