Мікробіота ризосфери виступає як відновлювана альтернатива синтетичним агрохімікатам
Вчені «просіяли» геном ячменю та визначили гени, що формують ризосферну мікробіоту культури.
Тонкий шар ґрунту, що оточує коріння рослин, межа розділу, яку вчені визначають як ризосферу, є місцем існування безлічі мікроорганізмів, які в сукупності називаються мікробіотою ризосфери.
За аналогією з мікробіотою, що населяє травний тракт хребетних, ризосферна мікробіота може сприяти здоров'ю, розвитку та росту їх рослин-господарів, полегшуючи поглинання мінеральних поживних речовин та захист від патогенів. Таким чином, вона постає як поновлювана альтернатива синтетичним агрохімікатам.
Подібно до диригента оркестру, рослина-господар може формувати склад мікробіоти ризосфери. Ця здатність опосередкована специфічними генами в геномі, які потім можна використовувати для перебудови взаємодії рослин та мікробіоти для підвищення врожайності культур. Однак гени господаря, що лежать в основі цієї диверсифікації, залишаються погано вивченими.
Дослідники зі Школи наук про життя Університету Данді та Інституту Джеймса Хаттона за сприяння колег із Великобританії, Італії та Німеччини нещодавно ідентифікували гени, які формують ризосферну мікробіоту ячменю.
«Окрім захисту здоров'я рослин, раціональне маніпулювання рослинною мікробіотою у сільському господарстві також актуальне для мікробіоти, пов'язаної з дикими родичами сільськогосподарських культур, які, розвинувшись у маргінальних ґрунтових умовах, можуть бути невикористаним ресурсом для маловитратного сільського господарства. – Пишуть автори у статті, опублікованій на порталі www.nature.com. - Ячмінь займає четверте місце серед злаків, що вирощуються у світі, та привабливу експериментальну модель для вивчення взаємодії рослин та мікробів у світлі одомашнення та селекції культур. Раніше ми продемонстрували, що дикі генотипи та «елітні» сорти, що культивуються, містять контрастні ризосферні мікробіоти.
У цій роботі ми виростили експериментальну популяцію між генотипами ячменю на протилежних кінцях схеми одомашнення (52 генотипу потомства сегрегуючої популяції між елітним сортом (Hordeum vulgare ssp. vulgare «Barke») та зразком дикого предка (Hordeum vulgare). та транскриптомні ресурси, картуючи генетичні детермінанти складу мікробіоти господаря у ризосфері
«Складність нашої роботи полягає у цифрах: геном ячменю містить десятки тисяч генів, і кожен із них потенційно може формувати мікробіоту ризосфери. Прорив у наших дослідженнях стався, коли, застосувавши інноваційний генетичний підхід, ми звузили конкретну область геному ячменю, яку позначили як локус QRMC-3HS», - прокоментувала співавтор доктор Кармен Ескудеро-Мартінес.
Однак локус включає більше 50 генів: занадто багато, щоб з ними працювати. «Щоб подолати цю перешкоду, ми зробили обґрунтоване припущення. Оскільки мікроби, що цікавлять нас, розмножуються під землею, гени, виражені в корінні, можуть бути першою точкою заходу для встановлення цих взаємодій», сказав співавтор доктор Макс Коултер.
Вивчаючи відмінності в генах, виражених у коренях ячменю, вчені зрештою «просіяли» складний геном культури і виявили три багатообіцяючі гени, яким необхідно віддати пріоритет для подальших досліджень.
«Генетичні відносини між рослинами та мікробіотою залишаються складною головоломкою, але спільними зусиллями ми поступово знаходимо важливі деталі, щоб зробити крок уперед до селекції стійких та органічних культур майбутнього», – підсумував автор-кореспондент д-р Давиде Булгареллі.
Також читайте: