Как микроорганизмы помогают растениям выживать в неблагополучной среде

В то время как одни микроскопические грибы и бактерии становятся причиной опасных заболеваний, другие живут в гармонии с растениями, собирая для них воду и питательные вещества в обмен на углеводы или меняя их внутреннее и внешнее окружение, помогая справляться со стрессом в неблагополучных условиях. Абиотические факторы, такие как засуха, экстремальные температуры, бедная, зараженная токсинами или засоленная почва являются одними из основных причин гибели сельскохозяйственных культур и снижения урожайности.

Недавно опубликованное в журнале Functional Ecology исследование биолога Стефани Портер и фитопатолога Марен Фризен из Университета штата Вашингтон проливает свет на то, как микроорганизмы способствуют выживанию растений.

«Способность растений справляться со стрессом зависит от бактерий и грибов, живущих на или внутри них и формирующих их микробиом, – говорит Портер. – Точно так же, как микробы в нашем пищеварительном тракте помогают нам оставаться здоровыми, так и микробиом растения поддерживает его нормальное самочувствие».
В ходе своего исследования Портер и Фризен изучили результаты 89 научных экспериментов с участием как традиционных сельскохозяйственных культур, так и диких растений. Они сравнили влияние 5 разных классов симбиотических бактерий и грибов, обитающих на растениях, внутри них или вокруг корней, на рост растения, его биомассу и урожайность при неблагоприятных условиях, включая грибковые заболевания, загрязнение тяжелыми металлами, засуху, засоление почв и похолодание. Оказалось, что в нормальных условиях больше пользы приносят бактерии, а вот при неблагоприятных условиях на первый план выходят грибы-симбионты. Особенно полезными оказались микоризные грибы, которые обитают на корнях растений, обеспечивая их водой и улучшая всасывание азота, фосфора и других микронутриентов из почвы.

«По мере роста населения человечество осваивает новые территории для выращивания пищи, и зачастую эти территории изначально не подходят для ведения сельского хозяйства, – говорит Портер. – А меняющийся климат создает дополнительный стресс для растений. Значит, необходимо искать пути решения этих проблем, используя полезные микроорганизмы, а не гормоны или химикаты, применение которых зачастую приводит к формированию резистентности».
Фото: Ashley Finnestad, T.E. Cheeke Lab, WSU