Витривалий рис - наше майбутнє
Насіння рису містять корисні бактерії, які можуть забезпечити спадковий імунітет до інфекцій.
Наступна хвиля інновацій в рослинництві може статися не від схрещування рослин або перепрограмування їх генів, а від зміни мікробів, які живуть в них, на них і навколо них.
Так, у рослин теж є мікробіоми, і ці мільярди крихітних автостопщиків можуть допомогти їм рости і боротися з вторгаються патогенами. Дослідники намагаються зрозуміти ці мікробні спільноти та регулювати їх, щоб допомогти рослинам стати більш стійкими до посухи, спеки та інфекцій. У міру поширення хвороб сільськогосподарських культур у зв'язку з глобалізацією і зміною клімату стійкі до хвороб рослини з укріпленими мікробіомами можуть стати життєво важливими для забезпечення стабільного постачання продовольством зростаючого населення.
«Я думаю, що майбутнє-це оснащення рослин природними, продуктивними мікробіомами і приведення всієї спільноти в рівновагу", - говорить Томіслав Чернава, мікробіолог з Технологічного університету Граца в Австрії.
Асоційовані з рослинами мікроби були родючою областю досліджень протягом десятиліть. Дослідники рослин виявили мікробіоми в ґрунті, які можуть допомогти рослинам купувати поживні речовини, такі як азот і пов'язані з корінням гриби, які можуть допомогти рослинам спілкуватися один з одним. Але недавні дослідження також поглядали всередину насіння, щоб дізнатися більше про мікроби, що скупчилися там.
Чернава та його команда описали мікробіом насіння рису в новій статті, опублікованій в журналі Nature Plants.
Однак його команда не просто шукала мікробіом у будь— якому місці, де вона могла його знайти- вони намагалася вирішити головоломку.
Китайські вчені виявили, що деякі види рису в Прибережній провінції Чжецзян зазнають невдачі через інфекцію бактерією під назвою Burkholderia plantarii, в той час як інші мають імунітет. Рослини повинні були бути ідентичними; вони були вирощені з одного і того ж сорту або сорту насіння і були генетичними близнюками.
При найближчому розгляді Чернава виявив, що рослини, які були сприйнятливі до інфекції, мали інший мікробіом насіння. Зокрема, сприйнятливі рослини мали меншу кількість групи бактерій, званих сфінгомонами, які утримували патогенні бактерії на відстані, виробляючи кислоту, яка зупиняла загарбників від виробництва трополону, хімічної речовини, яка уповільнювала ріст рослин рису.
Імунітет від інфекції може бути переданий сприйнятливим рослинам шляхом додавання більшої кількості сфінгомонад в їх мікробіом або шляхом додавання захисної кислоти безпосередньо до сприйнятливого рослині.
Передача імунітету шляхом зміни мікробіома, особливо в дикій природі, була важко досяжною метою.
"Це один з небагатьох випадків, коли він дійсно працює",-говорить Шен-Ян Хе, біолог рослин з Університету Дьюка, який не був залучений до дослідження.
Дослідники раніше спостерігали захисний імунітет від бактерій і виділили відповідальні види. Але коли приходить час використовувати бактерії як втручання в більш складну систему з дикими бактеріями і дикими рослинами, це часто не працює, говорить він, можливо, тому, що умови навколишнього середовища або місцеві мікробні спільноти відрізняються.
За словами Метта Аглера, дослідника мікробіома рослин з Єнського університету імені Фрідріха Шиллера в Німеччині, кожен окремий вид є лише частиною набагато більшої спільноти мікробіома, яка може вплинути на те, як він взаємодіє з рослинами.
Розуміння того, як мікробна спільнота працює разом, є життєво важливим для дослідників та фермерів, які сподіваються використовувати мікробіом, говорить Аглер. Хоча окремі види можуть мати особливий вплив, існує безліч загроз, з якими може зіткнутися рослина, і різні мікроби можуть допомогти рослинам у різних сценаріях.
Якщо дослідники зможуть знайти способи впоратися з цими труднощами, мікробіом може стати родючим ґрунтом для широкого спектру заходів по зміцненню запасів продовольства. Це може виявитися вирішальним. Незважаючи на те, що люди селективно розводили рослини для отримання більш бажаних характеристик протягом 10 000 років, сьогоднішні втручання в основному відбуваються в лабораторії за допомогою методів генної інженерії, які стикаються з протидією з боку значної кількості американців. В опитуванні дослідницького центру П'ю в 2016 році 39 відсотків респондентів вважали, що ГМО шкідливіше для їх здоров'я, ніж інші продукти харчування, незважаючи на те, що більшість вчених згодні з тим, що вони безпечні.
Вже є деякі компанії, які використовують силу мікробів для фермерів, продаючи бактерії і гриби в якості органічних пестицидів або насіння, покритих корисними бактеріями, щоб забезпечити поживні речовини.
Але оскільки бактерії Sphingomonas насправді живуть всередині насіння рису, імунітет, який вони забезпечують, може передаватися з покоління в покоління рисових рослин. Зміна внутрішніх мікробіомів може бути більше схоже на одноразову профілактичну міру, а не на ліки, які потрібно використовувати постійно.
Чернава вважає, що робота його команди одного разу може бути доступна на комерційній основі, щоб допомогти захистити рисові культури, і він сподівається, що природа зможе продовжувати надихати на нові інновації в сільському господарстві.
Також читайте: