Но разведение более полезных сообществ микробов внутри и на культурных растениях может быть проще для некоторых тканей и условий выращивания, чем для других, показало исследование, проведенное учеными из Университета Дьюка.Результаты появятся 12 июля в Nature Communications.Упомянув микробиом, большинство людей думают об огромной армии микроскопических бактерий и грибов, которые процветают в человеческом теле, помогая нам переваривать пищу и бороться с инфекциями.Но растения также являются домом для миллионов микробов, которые оказывают огромное влияние на здоровье и рост растений.
Полезные бактерии, которые живут в корнях и листьях и на них, могут помочь растениям поглощать минералы и питательные вещества из почвы, отражать патогены и противостоять соли, жаре и засухе.Предыдущие исследования показали, что гены растения могут формировать его микробиом в лаборатории, но гораздо меньше исследований измеряли степень, в которой микробиом растения находится под генетическим контролем в полевых условиях.«В одном листе могут быть тысячи различных видов бактерий», — сказала первый автор Мэгги Вагнер, которая на момент исследования была аспирантом Duke. «Вопрос в том, какие факторы влияют на микробы, которые в конечном итоге живут внутри растения?»Чтобы разобраться в относительном влиянии генов растений, окружающей среды и других факторов, Вагнер и его коллеги использовали секвенирование ДНК для анализа микробиома веретенообразного полевого цветка под названием Boechera stricta, дикорастущего в Скалистых горах.
Генетически идентичные линии растения были проращены из семян в теплицах в Дьюке, а затем пересажены в виде рассады в три экспериментальных сада в центральном Айдахо.Два-четыре года спустя исследователи вернулись, чтобы собрать растения.
Они секвенировали бактериальную ДНК в корнях и листьях 440 человек.Когда они сравнили бактериальные последовательности, которые они нашли, с базами данных известных микробов, исследователи обнаружили около 4000 типов бактерий, живущих внутри растений.
Протеобактерии и актинобактерии были наиболее распространенными группами бактерий. В корнях обитает в два-десять раз больше видов бактерий, чем в листьях.
Различия в окружающей среде между участками и между годами, такие как pH почвы, влажность и температура, оказали наибольшее влияние на бактериальный состав растений.В среднем генетика растений контролировала 5 или менее процентов вариации микробного разнообразия. Влияние генов растений было сильнее в листьях, чем в корнях, и значительно варьировалось от одного участка к другому.
«Существует большой интерес к использованию возможностей микробиомов для здоровья растений, особенно сельскохозяйственных культур», — сказал Вагнер, ныне научный сотрудник кафедры патологии растений Университета Северной Каролины.Сельскохозяйственные компании уже покрывают семена полезными микробами или добавляют их в почву, чтобы повысить урожайность таких культур, как соя и кукуруза, и снизить нашу зависимость от удобрений и пестицидов.Эти результаты подтверждают идею о том, что можно также использовать традиционную селекцию растений для формирования микробиома растений.
Но, по крайней мере, для культур того же семейства растений, что и Boechera, таких как капуста и брокколи, выращивание лучшего микробиома может быть проще в листьях, чем в корнях, и микробное сообщество, которое размножается в одном месте или в одном наборе условий выращивания, может быть ненадежным. унаследовано от других.«Микробиомы могут быть очень полезным инструментом для повышения продуктивности сельского хозяйства в условиях роста населения и изменения климата, — сказал Вагнер, — но разработать эффективную программу разведения может быть намного сложнее, чем некоторые люди думают».