Сельское хозяйство в Европе все больше страдает от экстремальных погодных условий, которые приводят к потерям урожая. На фоне изменения климата вредители тоже расширяют свои ареалы. Для защиты пшеницы немецкие ученые собирают коллекцию микроорганизмов-антистрессоров.
В 2018 году ущерб от погодных неурядиц только в Германии составил около 770 миллионов евро, поэтому ученые в рамках проекта VolCorn, объединившего четыре исследовательских организации, проверяют, как растения пшеницы и микроорганизмы, такие как грибы и бактерии, которые их колонизируют, реагируют на стрессовые факторы, вызванные экстремальными условиями, будь то засуха, наводнение или атака вредителей, пишет Хендрик Шнайдер из Центра исследований сельскохозяйственных ландшафтов им. Лейбница (Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) eV).
В основе работы лежит предположение, что микробиота, сообщество микроорганизмов внутри и вокруг растения, так же важно для растения, как микроорганизмы для иммунной системы человека. Поэтому лучшее понимание этих взаимодействий имеет решающее значение для подготовки растений к стрессовым ситуациям. Летучие органические соединения (ЛОС), которые производятся растением и также используются для «связи» с микробиотой, входят в исследование. Ученые используют методы системной биологии для изучения изменений в метаболизме растений и одновременно изменений в микробиоте.
Из очевидного: наводнения и засухи не только в целом снижают рост и урожайность пшеницы, но также изменяют микробиоту в корнях и листьях. В частности, патогенные микробы колонизируют ослабленные растения на более ранних стадиях роста.
Из удивительного: при избытке осадков полезные бактерии активно накапливаются в корневой зоне во время наводнения, способствуя усвоению растениями питательных веществ и витаминов. При этом само растение кардинально меняет свой метаболизм.
Исследователи доказали, что аминокислота аланин играет центральную роль в поддержании снабжения азотом и метаболизме у растений, подвергшихся стрессу. «Предположительно, измененная микробиота затем производит больше витаминов, поддерживающих ослабленный метаболизм пшеницы в корневой зоне», - объясняет координатор проекта Штеффен Колб из ZALF.
Заражение вредителями влияет на образование ЛОС растениями пшеницы, которые реагируют на эту форму стресса защитной реакцией. В рамках проекта разработан новый инструмент для анализа данных сложных смесей различных ЛОС с использованием масс-спектрометрии, что ускорит последующие исследования.
«Мы надеемся, что в итоге сможем избирательно проектировать микробы с желаемыми свойствами, чтобы сделать растения пшеницы более устойчивыми к изменению климата, например, к стрессу от наводнений, а также найдем хороший способ инокуляции. Знания, полученные в результате многогранной реакции растения пшеницы и его микробиоты, имеют большое значение для выведения климатоустойчивых сортов и открывают новые возможности для систематического управления микроорганизмами в производстве сельскохозяйственных культур», - заключил Колб.
(Источник: Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) eV. Автор: Хендрик Шнайдер. Фото: Давид Франсуа / ZALF. На фото вы видите тепличные эксперименты для изучения совместной реакции растений пшеницы и их микробиоты на разные условия).
Интересна тема? Подпишитесь на наши новости в ДЗЕН | Канал в Telegram | Группа Вконтакте | Дзен.новости.