Растения научились выращивать микроорганизмы рядом со своими корнями в почве
Современная сельскохозяйственная наука продемонстрировала растения, которые обладают «сверхспособностями». Недавнее исследование, проведенное группой ученых под руководством молекулярного микробиолога Джейкоба Мэлоуна из Центра Джона Иннеса в Великобритании, показало, что, возможно, мы не единственные фермеры, которые формируют положительные характеристики растений. Сами растения способны создавать свою экосистему с целью «выращивания» предпочитаемых видов микроорганизмов.
В исследовании ученые обнаружили, что ячмень активно контролирует микроорганизмы вокруг своих корней путем регулирования выделения сахаров. Несмотря на полный контроль современного сельского хозяйства, выяснилось, что важный аспект селекции культур — микробиом в почве около корней растений, или «ризосфера», остался незамеченным. Полезные микроорганизмы играют ключевую роль в жизни растений, способствуя доступу к питательным веществам, борьбе с вредителями и поддержанию иммунной системы. Однако бактерии Pseudomonas, несмотря на свою полезность, конкурируют среди растений за лучшие ресурсы.
Команда Мэлоуна исследовала, почему и каким образом разные сорта ячменя, выращенные в одинаковых условиях почвы, привлекают различных полезных ризобактерий и грибы. Эксперимент включал сорт ячменя Шевалье, который существует уже 200 лет, и современный сорт Типпл, созданный в 2004 году.
Сельскохозяйственные культуры можно условно разделить на landrasse и современные сорта. Термин landrasse немецкого происхождения, означает и обозначает местные виды домашних растений, которые со временем адаптировались к своему экологическому и культурному окружению (без специального отбора). Современные сорта были специально отобраны и выведены с учетом определенных генетических характеристик, также их часто скрещивают с целью промышленного производства.
В ходе проведенного исследования команда Мэлоуна изучала воздействие улучшенных современных сортов ячменя на его физиологию и экосистему, а также на устойчивость выращиваемых культур. Для этого они выращивали два вида ячменя в контролируемых условиях теплицы, затем брали образцы ризосферы с различных растений каждого сорта и исследовали микроорганизмы, обитающие в зоне этих растений. В итоге были выделены и изучены 120 изолятов ризосферы каждого сорта, что позволило понять влияние старых и новых сортов ячменя на микробов в почве.
Обнаружены различия в составе микроорганизмов, которые привлекают два различных сорта растений из ризосферы и корней: сорт Типпл более привлекателен для бактерий Pseudomonas по сравнению с сортом Шевалье, докладывает группа исследователей. Отмечено, что растения притягивают Pseudomonas с определенными генетическими и физическими характеристиками, аналогично тому как фермеры выбирают культуры для посадок исходя из желаемых характеристик. Корни растений сорта Типпл содержат повышенные уровни простых углеводов, таких как моносахариды, в своих корневых выделениях, что способствует развитию адаптированных к этим источникам углерода Pseudomonas.
С другой стороны, корни растений Шевалье обладают более разнообразными микробами в ризосфере в соответствии со сложными корневыми секрециями растений. Растения местных сортов также похожи на более управляемых в отношении почвенных грибов: виды Candida практически полностью отсутствуют, в то время как виды Saitozyma значительно увеличены. Исследование подтверждает, что рост растений взаимосвязан с составом микробиома, который они набирают, что позволяет предположить реальное влияние формирования микробиома на здоровье растений, отмечает исследовательская группа. Также ученые сообщили, что этот процесс оказался более сложным, чем изначально предполагалось.
Растения издают хлопающие или щелкающие звуки на ультразвуковых частотах, находящихся за пределами диапазона человеческого слуха. Эти звуки усиливаются, когда растение испытывает стресс. Согласно исследованию, опубликованному в журнале Cell, это может быть одним из способов, с помощью которых растения сообщают окружающему миру о своем беспокойстве.
