Трансплантація грунту з корисними мікробами врятувала помідори
Вчені з'ясували, що виживання томатів, зростаючих на інфікованої ґрунті, залежить від її складу мікробіоти: деякі таксони мікробів можуть захистити рослини від патогенної бактерії, виділяючи сполуки, які пригнічують її зростання. Автори роботи, опублікованої в журналі Science Advances, також з'ясували, що пересадка грунту з таксонами, які пригнічують патоген, збільшує шанси рослин на виживання в ґрунті з хвороботворним мікроорганізмом.
Дослідження показують, що змінюючи склад мікробіоти, можна контролювати мікроорганізми, які викликають хвороби рослин: це дозволило б знизити втрати врожаю від інфекційних хвороб не застосовуючи пестициди. Проте, поки мало відомо про те, як в природних умовах пов'язані грунтова мікробіота, рослини і патогени, які їх заражають.
Вілле Фріман (Ville-Petri Friman) з Нанкінського сільськогосподарського університету і його колеги з Китаю та Нідерландів вирішили з'ясувати, як склад ґрунтової мікробіоти і його зміни впливають на захворюваність рослин. Вони посадили на трьох дослідних ділянках по 16 кущів помідорів в ємностях, які відділяли кореневу систему рослин від навколишнього ґрунту так, щоб кущі час від часу можна було діставати для вивчення.
Грунт в ділянках вже 15 років була заражена Ralstonia solanacearum — патогеном, який викликає бактеріальне в'янення томата. Протягом семи тижнів вчені відбирали проби грунту з контейнерів і вели облік хворих і здорових рослин. До кінця експерименту захворюваність досягла 54 відсотків (зів'яло 26 рослин), а з решти ще 10 були приховано (безсимптомний) інфіковані. Вчені порівняли 12 здорових рослин з 12 випадково вибраними зів'ялим, щоб з'ясувати, чи впливає початковий мікробіом в ґрунті навколо коренів томатів на долю рослини, впливає склад мікробіоти на розвиток хвороби і як відрізняються мікробіоти зів'ялих і здорових рослин.
Вчені не виявили жодної різниці ні у фізико-хімічних властивостях ґрунту, ні в щільності мікробіоти, ні в ступені її різноманітності, ні в кількості патогена R. solanacearum в грунті — всі ці параметри ніяк не корелювали з тим, захворіло рослина чи ні. Різницю виявили у складі мікробіоти: в ґрунті навколо коренів здорових томатів з самого початку дослідів переважали мікроби з таксонів Alphaproteobacteria, Firmicutes і Cyanobacteria. У тих кущів, які захворіли, були більше поширені інші таксони — Acidobacteria, Actinobacteria і Verrucomicrobia.
Метагеномний аналіз грунту показав велику кількість генів, що відповідають за синтез антимікробних сполук з сімейств пептидів і полікетидів, які або безпосередньо пригнічують розвиток патогенів, або сприяють розвитку мікробіома, в якому патоген буде пригнічений. У трьох великих таксонах, які переважали в грунті здорових рослин вчені виявили два роди-Bacillus і Pseudomonas-які відомі як виробники антимікробних сполук, пептидів і полікетидів. У них виявили відповідні гени, а переважали вони в грунті у здорових томатів на початку експерименту.
Крім цих двох родів вчені виявили інші, які переважали у здорових рослин: Gp16 (типу Acidobacteria), Spartobacteria genera incertae sedis, Dyella, Hyphomicrobium, і Sphingomonas, які так само виробляють антимікробні сполуки.
Після цього вчені провели ще один експеримент: спробували провести трансплантацію грунту. Вони об'єднали грунт, взяту від 12 здорових рослин, в чотири горщики, і так само надійшли з землею від 12 зів'ялих рослин. Частина грунту від здорових томатів простерилізували і таким чином отримали контрольні зразки. У всі зразки грунту посіяли патоген, а потім — насіння томату. Після трьох тижнів автори роботи підрахували зів'ялі рослини: виявилося, що в ґрунті, взятої від здорових рослин з минулого досвіду, захворіло і зів'яло 20 відсотків розсади. У горщиках з грунтом від хворих рослин і в контрольних зразках захворіло від 75 до 91 відсотка рослин.
Автори роботи стверджують, що їм вдалося показати не просто кореляцію, а причинно-наслідковий зв'язок між присутністю деяких таксонів бактерій у грунті і ризиком захворювання рослини. Результати показали, що корисною може бути і трансплантація грунту або інші способи контролювати склад її мікробіоти. Тепер потрібно з'ясувати, яка мікробіота типова для кореневої зони томату, щоб знати, чи в неї щось додати, або ж навпаки — щось прибрати.
Інший висновок з дослідження може значущий для сівозміни: різні види рослин сприяють розвитку різної мікробіоти, тому потрібно буде враховувати це, щоб не збільшувати ризик інфекційних хвороб одних рослин, виростивши на полі перед цим інші.
Ми вже писали про взаємини помідорів з патогенами. Іноді вони не тільки шкодять рослині: дослідження британських вчених показало, що вірус мозаїки огірків, інфікує томат, робить його більш привабливим для комах-запилювачів.
Також читайте:
- Як в Китаї організували круглорічне постачання свіжих овочів
- Данський фермер знайшов спосіб боротьби з бур'янами в посівах органічного ріпаку
- У Швейцарії офіційно дозволено внесення ЗЗР за допомогою дронів
- Мексиканські науковці знайшли натуральну заміну отрутохімікатам