Тропические растения преодолевают засуху благодаря взаимодействию со специфичными микробами

Исследование показало, что взаимодействия растение-почва-микробы играют ключевую роль в процессах ризосферы — зоны почвы вокруг корней, влияя на круговорот питательных веществ и метаболитов. В условиях засухи, вызванной изменением климата, растения вынуждены адаптироваться, что сказывается на разложении органического вещества в ризосфере.

Чтобы понять, как эти процессы влияют на разложение органики, международная команда учёных изучила взаимодействие трёх тропических растений — Piper auritum, Hibiscus rosa sinensis и Clitoria fairchildiana — с микробами ризосферы во время засухи.

Используя передовые аналитические методы (секвенирование 16S рРНК, метаболомику ризосферы, мечение 13C-пирувата и ЯМР-спектроскопию), исследователи обнаружили, что химический состав почвы формируется в первую очередь реакцией корней растений на засуху, а не изменениями в микробном сообществе.

Впервые было показано, что даже в условиях засухи растения способны поддерживать специфичные партнёрства с микробами, демонстрируя новый уровень устойчивости. У разных видов эта адаптация протекала по-разному:

• У Piper auritum снижение экссудации корней привело к меньшей зависимости от микробов в формировании метаболома ризосферы.
• У Hibiscus rosa sinensis и Clitoria fairchildiana изменился состав корневых выделений, что повлияло на бактериальные сообщества и, как следствие, на метаболом. Clitoria fairchildiana поддерживала связь лишь с определённым подмножеством симбиотических бактерий.

Вывод: По мере адаптации корней к засухе их микробные сообщества также перестраиваются, потенциально усиливая засухоустойчивость растения. Эти видоспецифичные взаимодействия систематически меняются вместе с метаболомом корней.

Полученные знания открывают путь к использованию ассоциированных с растениями микробов для повышения их устойчивости к засухе и разработки стратегий смягчения последствий изменения климата для здоровья растений. Исследование опубликовано в журнале Science of The Total Environment.