Австралийское исследование выявило гениальную тактику, используемую пшеницей для противостояния засухе — она призывает на помощь.
Растение посылает химический сигнал, чтобы привлечь специализированные почвенные бактерии, которые выделяют полезные соединения, помогающие ему противостоять засухе и продолжать рост.
Исследователи, стоявшие за открытием, говорят, что эти виды бактерий действуют как «пробиотики для сельскохозяйственных культур» и могут обеспечить естественный способ защиты растений от засухи.
Заслуженный профессор Браджеш Сингх из Университета Западного Сиднея (УЗС), старший автор исследования, опубликованного в журнале Cell Host & Microbe, говорит, что бактерии, борющиеся с засухой, и их продукты помогут фермерам защитить свои посевы и пережить засуху, одновременно повышая урожайность.
«Частота и интенсивность засушливых стрессов возрастают из-за изменения климата, что представляет серьёзную угрозу для глобальной первичной продуктивности и устойчивости», — говорит Сингх.
«Исследование показывает, что такие партнёрства между растениями и микробами могут принести долгосрочную пользу сельскому хозяйству в засушливых условиях, помогая бороться с засухой и её значительным влиянием на продовольственную безопасность и здоровье окружающей среды».
Сингх и его коллеги выяснили, что в условиях засухи пшеница выделяет из своих корней соединение 4-оксопролин, чтобы привлечь бактерии Streptomyces coeruleorubidus и Leifsonia shinshuensis, которые производят осмолиты (сохраняющие осмотический баланс в клетках), растительные гормоны и растворители питательных веществ.
Когда исследовательская группа вновь внесла этих микробов в пшеницу в сухой почве, растения стали больше, оставались здоровее и давали больше зерна даже в следующем поколении посевов.
На графике показано, как 4-оксопролин обогащает S. coeruleorubidus для повышения устойчивости пшеницы к засухе.
«S. coeruleorubidus повышает устойчивость пшеницы к засухе, способствуя увеличению биомассы и урожайности растений с помощью нескольких механизмов, — пишут авторы, — включая повышение содержания перекиси водорода в листьях, увеличение плотности устьиц листьев и активацию генов устойчивости к засухе в листьях пшеницы».
«Вместе с другими ключевыми микробами, такими как L. shinshuensis, [они] создают положительный эффект наследия в почве, в конечном итоге повышая устойчивость пшеницы к засухе в последующих циклах роста растений».
Ведущий автор доктор Цзяю Ли из Института окружающей среды Хоккенбери УЗС говорит, что результаты этого исследования показывают, как растения и микробы работают сообща, чтобы выжить в стрессовых условиях, таких как засуха, что делает устойчивое и климатически оптимизированное сельское хозяйство жизнеспособным вариантом.
«Наше исследование предоставит учёным и фермерам новую платформу для использования природных растительных соединений и почвенных микробов в качестве биоинструментов для защиты сельскохозяйственных культур от засухи, смягчая её влияние на производительность сельского хозяйства».
«Оно также открывает новые пути для целенаправленного селекционного разведения растений, устойчивых к изменению климата и экстремальным погодным условиям, поскольку эти микробы даже передают «память о засухе», помогая следующему циклу выращивания лучше справляться с сухими почвами».