Новое исследование показывает, как растения пшеницы активно влияют на микробные сообщества, обитающие на их корнях и внутри них, и как эти микробиомы изменяются со временем в зависимости от условий, таких как засуха и орошение. Эти данные могут помочь в будущих усилиях по более эффективному управлению сельскохозяйственными культурами в различных условиях окружающей среды.
Исследование под руководством Тима К. Паулица из исследовательской группы по здоровью, генетике и качеству пшеницы Министерства сельского хозяйства США (USDA-ARS) и доктора Ольги Мавроди из Вашингтонского государственного университета в Пуллмане, штат Вашингтон, стало результатом совместной работы нескольких учёных из USDA-ARS и университетов. Исследование опубликовано в журнале Phytobiomes Journal.
Используя ДНК-секвенирование нового поколения, команда проанализировала бактериальные сообщества в ризосфере — почве, непосредственно окружающей корни пшеницы, — и внутри самих корней.
Исследование проводилось в течение нескольких сезонов на исследовательской станции Lind Dryland в центральном Вашингтоне, где выпадает всего около девяти дюймов осадков в год. Сравнивая орошаемые и суходольные участки с течением времени и отбирая образцы растений пшеницы на ключевых этапах роста, исследователи смогли отследить микробные изменения как в течение одного сезона, так и в течение нескольких лет.
Одним из наиболее поразительных открытий стало то, как активно растение участвует в формировании своих микробных партнёров.
«Растение направляет сборку и состав микробов на своих корнях, во многом так же, как микробиом кишечника у людей определяется тем, что мы едим», — сказала Мавроди.
Этот процесс отбора не случаен — при засушливых условиях предпочтение отдаётся одним микробам, при орошении — другим, что подчёркивает сложную и динамичную взаимосвязь между растениями и почвой.
«Наше исследование показывает, что растение — не пассивный хозяин, оно играет роль в выборе микробов, колонизирующих его корни», — добавила Мавроди. «Ни одно другое исследование не отслеживало эти изменения с такой детализацией в течение такого длительного периода в действующей сельскохозяйственной системе».
В отличие от типичных краткосрочных сельскохозяйственных испытаний, это долгосрочное полевое исследование показывает, как микробные популяции развиваются при повторных циклах обработки почвы, посадки и сбора урожая. Оно также даёт более чёткое представление о том, как микробиомы корней адаптируются и пересобираются в ответ на сезонные и экологические стрессы.
Выявление микробов, естественным образом приспособленных к засушливым условиям, может однажды помочь повысить урожайность пшеницы и устойчивость к нехватке воды в регионах с ограниченными водными ресурсами.
«Такие исследования требуют времени, командной работы и терпения, — сказала Мавроди. — Но они дают нам представление о том, как фермеры управляют своими полями год за годом».
Предоставлено Американским фитопатологическим обществом.