Исследование улучшает понимание свитчграсса — важной биоэнергетической культуры

Биоэнергетические культуры — альтернативный источник энергии, который, в отличие от ископаемого топлива, может положительно влиять на окружающую среду, снижая выбросы парниковых газов, эрозию почвы и уровень углекислого газа. Их производство может быть ещё более устойчивым, если выращивать их на землях низкого качества, непригодных для производства пищи. Чтобы компенсировать плохое качество почвы, эти культуры могут полагаться на почвенные микробы, такие как бактерии и грибы, которые помогают им получать питательные вещества и воду, а также запасать больше углерода.

Свитчграсс, вид родом из прерий, считается перспективной биоэнергетической культурой из-за способности расти в различных климатических условиях. Он также известен своей ассоциацией с полезными микробами. Чтобы лучше понять взаимосвязь между свитчграссом и почвенными микробами, исследователи из Университета штата Мичиган и Университета штата Вашингтон изучили почвенные микробные сообщества и характеристики корней у 12 сортов свитчграсса, которые были высажены на одном и том же участке в течение девяти лет.

«Такой дизайн общего сада позволил нам определить, как каждый сорт влияет на свою почвенную микробиоту, контролируя различия в типе почвы и климате», — пояснила Тайлер Ульбрих, одна из исследователей. В отличие от большинства исследований, изучающих молодые корни свитчграсса, их фокус на широком спектре различных сортов и на зрелом свитчграссе позволил получить более репрезентативное понимание долгого жизненного цикла растения и его плотной корневой системы.

«Мы выяснили, что даже в пределах одного региона не существует единой стандартной микробиоты для свитчграсса — каждый сорт содержал уникальное сообщество почвенных бактерий и грибов. Мы также обнаружили свидетельства того, что характеристики корней, такие как длина и диаметр, различались у сортов и могут влиять на структуру этих микробиомов».

Их исследование подчёркивает необходимость определить, как признаки растения влияют на почвенные микробиомы и их функции. Ульбрих отмечает, что изучение характеристик корней — трудоёмкая задача, особенно для растений, растущих в природных условиях, но это важное направление исследований, поскольку корневые системы критически важны для усвоения ресурсов, здоровья почв, а также способности растения к коммуникации с другими растениями и микробами.

Производство прибыльных и устойчивых биоэнергетических культур потребует культур, способных переносить стрессовые условия выращивания, такие как бедная питательными веществами почва или засуха, с меньшими затратами. Понимая, что сорта свитчграсса различаются по способности переносить эти условия и что микробиомы могут играть в этом роль, будущие исследования должны изучить сортоспецифические различия в микробиомах и использовать эту информацию для отбора и выведения сортов с оптимальными опосредованными микробиомом признаками, такими как высокая азотфиксация или секвестрация углерода.

Статья «Intraspecific Variability in Root Traits and Edaphic Conditions Influence Soil Microbiomes Across 12 Switchgrass Cultivars» опубликована в майском номере журнала Phytobiomes Journal, который посвящён фитобиомам биоэнергетических культур и агроэкосистем.