Как вырастить здоровый микробиом растений?
Ученые приближаются к пониманию того, как выглядит здоровый микробиом человека. Но что насчет здорового микробиома растений? Существует ли он в современных сельскохозяйственных полях?
Новое исследование микробных экологов из Калифорнийского университета в Беркли использовало экспериментальную эволюцию, чтобы помочь определить основной микробиом коммерческих томатов. Ученые отобрали те микробные таксоны, которые лучше всего выживали на растениях, и показали, что эти «одомашненные» микробные сообщества способны эффективно противостоять случайным микробам, попадающим на растения. Другими словами, эти отобранные сообщества выглядят как стабильный, здоровый микробиом растения.
Это хорошая новость для производителей, которые надеются, что манипулирование микробиомом растений, возможно, с помощью пробиотиков, позволит создать более здоровые поля, требующие меньше удобрений и пестицидов.
«Я вижу последствия этой работы не только в пробиотиках, но и в руководстве сельскохозяйственной практикой», — говорит руководитель исследования Бритт Коскелла. — «Мы должны манипулировать условиями выращивания таким образом, чтобы микробная передача была более похожа на то, что происходило бы естественным образом».
Результаты опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Как проростки получают микробиом от материнских растений?
Коскелла изучает микробную экологию растений и ее влияние на их здоровье. Когда рассаду впервые высаживают в поля, часто поблизости нет взрослых растений, от которых можно было бы получить микробы листьев и стеблей. Как эти растения приобретают свои микробиомы и являются ли эти микробиомы идеальными?
Эти вопросы становятся все более важными, поскольку производители пытаются повысить урожайность и устойчивость, окружая семена желаемыми микробами или опрыскивая ими растущие растения.
Выращивание основного микробиома
Эксперименты проводились в теплицах на пяти типах томатов. Четыре последовательных поколения растений опрыскивали микробиомами предыдущего поколения. Первое поколение обрабатывали широкой смесью микробов, собранных с томатов в полевых условиях.
К четвертому поколению осталось только 25% от исходных микробных таксонов.
«Это действительно интересно, потому что предполагает, что многие микробы там плохо адаптированы, они там как бы случайно», — отмечает Коскелла.
Оставшиеся 25%, очень похожие на всех независимых линиях отбора и пяти штаммах томатов, выглядели как «основной» микробиом — ключевые микробы, необходимые для здорового растения. Когда растения опрыскивали смесью микробов от первого и четвертого поколения, микробы четвертого поколения взяли верх, что указывает на их лучшую адаптацию.
«Это очень последовательно с тем, что мы обнаружили ранее: хорошие колонисты растений могут расти на многих растениях и, делая это, usurp способность любого другого также расти там», — сказал соавтор Стивен Линдоу.
Исследовательская группа Коскеллы сейчас проводит дальнейшие эксперименты, чтобы определить, улучшает ли отобранный микробиом здоровье, устойчивость и продуктивность растений, и можно ли успешно интегрировать пробиотические микробы в основной микробиом для долгосрочной пользы урожая.