Ризосферные микроорганизмы формируют с растениями взаимовыгодные взаимодействия, играя ключевую роль в обеспечении их питания, стрессоустойчивости и защите от фитопатогенов. В свою очередь растения выделяют в почву продукты фотосинтеза — сахара, аминокислоты и другие низкомолекулярные соединения, которые служат субстратом для микробного сообщества. Химический состав корневых экссудатов определяет структуру и функциональное разнообразие ассоциированных микроорганизмов.
В исследовании, проведенном в Центре Джона Иннеса (Великобритания), была изучена взаимосвязь между генотипом растения и составом его ризосферного микробиома. Объектами анализа стали два сорта ячменя — Tipple и Chevallier. Несмотря на наличие общего «ядра» микробного сообщества, для каждого сорта были характерны специфические различия в составе ассоциированных микроорганизмов.
Показано, что бактерии рода Pseudomonas, являющиеся одной из доминирующих групп ризосферы, значительно чаще встречаются вблизи корней сорта Tipple. Данный эффект обусловлен особенностями метаболизма растений: Tipple характеризуется повышенной экскрецией моносахаров (в частности, глюкозы и фруктозы), которые служат предпочтительным источником углерода для представителей этого рода.
Сравнительный анализ экспрессии генов выявил различия между сортами, коррелирующие с особенностями формирования их микробных сообществ. Экспериментальная смена микробиомов показала, что растения демонстрируют более высокие показатели роста и развития при сохранении «собственного» микробного окружения, что свидетельствует о коадаптации растений и их ризосферных микробиомов.
Полученные результаты указывают на способность растений селективно регулировать состав микробных сообществ в корневой зоне, что имеет принципиальное значение для поддержания их здоровья и устойчивости к заболеваниям.
Во Всероссийском центре карантина растений изучают и разрабатывают методы диагностики наиболее опасных вредителей и возбудителей болезней зерновых культур.