Все чаще внимание биологов и исследователей агронауки привлекает то, что происходит под землей, где растения могут в прямом смысле слова курировать свои микробиомы - выбирая полезные микробы и подавляя вредные - чтобы адаптироваться к окружающей среде. Внимание к микроскопическим помощникам урожая имеет ключевое значение для устойчивого сельского хозяйства, сталкивающегося с изменяющейся средой, и продовольственной безопасности.
Растет интерес к использованию полезных микробных взаимодействий в сельском хозяйстве, и многие продукты, стимулирующие рост микроорганизмов, коммерчески доступны, но их использование до сих пор остается для аграриев спорным, поскольку не все понимают принципы работы этих микроскопических помощников урожая, а некоторые первые продукты разочаровали производителей. Например, они ожидали единовременной прибавки урожая, но этого, например, в хороший год не происходило. Теперь понятно, почему.
В своем исследовании профессор Нэнси Коллинз Джонсон с кафедры биологических наук, факультета Земли и устойчивого развития Университета Северной Аризоны, и профессор Сесар Марин из Университета Санто-Томас в Чили, в статье, опубликованной в журнале ISME Journal, приводят убедительные доказательства в пользу углубленного и активного изучения микробиомов растений.
«Функциональные микробиомные команды могут эволюционировать, чтобы помочь растениям расти и процветать в сложных условиях. Когда ресурсов мало, если есть достаточно времени и смесь полезных микробов, то растения и, к примеру, грибы, которые естественным образом живут вместе, могут образовывать взаимовыгодные партнерства, которые помогают растениям развиваться. Функциональные команды вряд ли будут активны в благоприятных условиях без стресса и с достаточными ресурсами, поскольку им не хватает давления отбора, необходимого для контроля состава микробиома. Доказательства можно увидеть в исследованиях, показывающих, что удобрение естественной растительности часто снижает преимущества микоризы, устраняя необходимое давление отбора», пояснила Джонсон.
Сегодня очевиден прогресс в создании эффективных инокулянтов, а также в определении того, как будут работать участники микробиома в том или ином месте, на разных культурах.
Как подчеркивают исследователи, на сегодня важна и интересна разработка методик функционального группового отбора (functional team selection, FTS) в качестве основы для прогнозирования условий, необходимых для того, чтобы корневые микробиомы генерировали локальную адаптацию для своих растений-хозяев. Эта область рассматривает растения и их микробиомы как сложные адаптивные системы, а адаптации растений - как эмерджентные свойства этих систем. Эмерджентность – это наличие у системы свойств, не присущих ее компонентам по отдельности.
Если растения обладают способностью распознавать и культивировать полезные микробы и подавлять патогены, то они могут развить способность приобретать адаптации, курируя свой микробиом.
В условиях ограниченных ресурсов и стресса эмерджентные функции сложных микробных систем могут способствовать положительной обратной связи, связанной с энергией растений и, в конечном итоге, локальной адаптацией. Ключевыми факторами в этом процессе, как сообщают исследователи, являются: 1) селективная сила, 2) конституция хозяина, 3) микробное разнообразие и 4) время. В конечном итоге, цель - направить разработку прочных и эффективных систем растение-микробиом, которые повышают урожайность и уменьшают патогены.
Интересна тема? Подпишитесь на наши новости в ДЗЕН | Канал в Telegram | Группа Вконтакте | Дзен.новости.