В умовах посухи рослини диктують своїм мікробіомам моделі поведінки
Здійснюється така комунікація через коріння
Рослини, які відчувають стрес від посухи, можуть змінити поведінку сусідніх грибів і бактерій, згідно з новим дослідженням, проведеним Франціскою де Вріс, професором наук про поверхні Землі в Університеті Амстердама. Змінюючи суміш вуглеводів, що виділяється з їх коренів, рослини сприяють активності мікроорганізмів з імовірним ефектом вивільнення більшої кількості поживних речовин для власного зростання.
Біологи все частіше визнають важливість вуглеводів, які виділяються з коріння рослин для функціонування екосистеми. Кореневий ексудат, як формально називається цей коктейль з вуглеводів, складається з розчинних з'єднань вуглецю, таких як цукри, амінокислоти і органічні кислоти. До десяти відсотків фотосінтатів рослин перетворюється в кореневий ексудат.
Раніше кореневий ексудат вважали пасивним елементом, але з'являється більше свідчень того, що рослини використовують кореневий ексудат для впливу на мікробів, з якими вони співіснують у взаємовигідних відносинах.
Де Вріс і її команда вивчили вплив посухи на кореневий ексудат двох видів рослин, які дуже поширені на традиційно керованих сінокісних лугах.
Обидві рослини, Holcus lanatus (бухарнік шерстистий) і Rumex acetosa (щавель), мають дуже різні стратегії зростання і кореневі системи. H. lanatus - це швидкозростаюча трава з кореневою системою, що складається з довгих тонких коренів. R. acetosa також швидко зростає, але має більш короткі і товсті коріння.
Вчені піддали рослини обох видів посусі протягом двох тижнів. Вони збирали кореневий ексудат як безпосередньо після цього періоду посухи, так і після двотижневого періоду відновлення. Потім вони перевірили вплив кореневого ексудату на зразки ґрунту при різних режимах доступності вологи.
Виявилося, що в умовах посухи ті і інші рослини виділяли менше кореневого ексудату, але активність мікроорганізмів, присутніх в грунті, збільшувалася.
«Для нас це стало несподіванкою. Відомо, що рослини можуть збільшувати мікробну активність в грунті, збільшуючи кількість ексудату. Але в цьому випадку підвищена активність мікробіома була пов'язана зі змінами в складі вуглеводного коктейлю », - коментує Де Вріс.
Вона порівнює результати з прикладом трави, яка страждає від стресу через випас худоби.
«Випас худоби призводить до підвищення рівня кореневого ексудату, що призводить до збільшення мікробної активності. Це вивільняє більше поживних речовин. Таким чином, рослина відростає. Ми думаємо, що те ж саме відбулося і в умовах досвіду, але шляхом зміни якості замість кількості. Той факт, що два дуже різних типи рослин демонструють таку поведінку, означає, що це може бути широко поширений механізм виживання », - говорить експерт.
Команда ще не вивчила, як саме змінюється вуглеводний коктейль в ексудаті або як довго триває його стимулюючий вплив на мікробне співтовариство.
«У нас є деякі ідеї з цього приводу. Наприклад, ми підозрюємо, що ексудат рослин, які страждають від посухи, містить збільшену кількість простих цукрів. Це те, що ми прагнемо з'ясувати в подальшому », - сказала Де Вріс.
Висновок команди також важливий в світі кращого розуміння вуглецевого циклу в екосистемах і того, як на нього впливають зміни клімату.
«Підвищена мікробна активність також призведе до вивільнення більшої кількості вуглецю з ґрунту. Ґрунти є важливим поглиначем вуглецю; але наше дослідження показує, що посухи можуть змінити цю функцію. Розуміння таких відносин допоможе нам краще зрозуміти механізми зворотного зв'язку в кліматі, який, як прогнозують, буде все більше переважати посушливими періодами », - підсумувала Де Вріс.
Також читайте:
- Проект футуристичної марсіанської теплиці Університету Дартмута виграв конкурс від NASA
- Біологи запропонували змінити гени деяких рослин. Це зменшить кількість парникових газів в повітрі
- Рання весна змушує рослини цвісти швидше, ніж з'являються комахи-запилювачі
- 25 диких видів ячменю дали культурному виду суперсилу проти глобального потепління