Растения ячменя настраивают корневые микробные сообщества с помощью сахаристых выделений

Разные сорта ячменя привлекают к своим корням различные сообщества почвенных микробов, выделяя уникальную смесь сахаров и других соединений. К такому выводу пришло новое исследование под руководством Джейкоба Мэлоуна из Центра Джона Иннеса (Великобритания), опубликованное в открытом журнале PLOS Biology.

Полезные почвенные микробы, живущие на корнях или вокруг них, могут обеспечивать растение питанием, помогать ему противостоять стрессу и защищать от патогенных микробов. В ответ растение выделяет в окружающую среду часть сахаров, производимых в процессе фотосинтеза, а также аминокислоты и другие метаболиты. Состав привлекаемых микробов может сильно различаться в зависимости от того, какие соединения предоставляет растение.

В новом исследовании ученые детально изучили взаимосвязь между генетикой растения и его корневыми микробами. Они проанализировали микробиомы двух сортов ячменя: современного сорта Tipple и традиционного Chevallier. Оба сорта имели перекрывающуюся основную группу микробов, связанных с корнями, но общие сообщества имели некоторые явные различия.

Одна общая группа корневых микробов — род Pseudomonas — была особенно обильна вокруг корней Tipple. Исследователи обнаружили, что это связано с тем, что растения Tipple выделяют большое количество сахаров-гексоз (таких как глюкоза или фруктоза), которые Pseudomonas особенно любят потреблять.

Также были отмечены различия в активности генов между двумя сортами, которые помогли объяснить вариацию в их корневых сообществах. Когда исследователи попытались поменять микробные сообщества между двумя типами растений, каждый сорт ячменя лучше рос при воздействии своего исходного сообщества.

Новые данные свидетельствуют о том, что растения могут тонко настраивать популяцию микробов, колонизирующих их корневую зону, что может иметь важные последствия для здоровья растений. Хотя эти результаты получены на растениях, выращенных в теплицах, ученые отмечают, что определение степени, в которой эти различия проявляются у ячменя, растущего в полевых условиях, станет ключевой задачей для будущих исследований.

Авторы добавляют: «Наше исследование показывает, что разные сорта ячменя привлекают из почвы различные микробные сообщества, основываясь на сахарах и других питательных веществах, которые они выделяют из корней. Эти микробы помогают расти одним сортам, но не другим, что позволяет предположить, что в будущем может стать возможным выведение злаков, привлекающих полезные, стимулирующие рост микробы».