Як живі грунти виробляють імунітет до патогенів
Якщо вчені зможуть з'ясувати, як деякі грунти самостійно контролюють шкідників рослин, це буде благом для глобального сільського господарства
Культурні рослини у всьому світі постійно піддаються атакам крихітних, але руйнівних грибів, бактерій та інших мікробних паразитів. Від втрати врожаїв страждають, в кінцевому підсумку, люди.
У зв'язку з цим вчені звернули свою увагу на особливий тип ґрунту, відомий як «переважна хвороба грунту». Рослини, які живуть в такій землі, якимось дивним чином залишаються відносно вільними від хвороб, навіть якщо викликають хвороби паразити присутні. Розуміння захисних механізмів «чарівного грунту» можна використовувати для підвищення стійкості сільського господарства.
Точно так як у країн є армії, щоб захистити себе від загарбників, у рослин, що знаходяться в хворому грунті, є корисні бактерії, що протистоять паразитам, нападником з-під землі.
У той час як у всіх грунтах мешкають мікроби, в грунті, яка пригнічує хвороби, знайдені певні штами мікроскопічних захисників.
Як з'ясували вчені, у багатьох випадках грунти набувають захисних властивостей тільки після того, як на них виростала монокультура, яка пережила роки спалахів захворювань.
Схоже на те, як організм людини отримує імунітет (захист у вигляді антитіл) після того, як люди перехворіли на кір або вітряну віспу, грунти також можуть виробляти ідеальну комбінацію мікробів, які відображають майбутні атаки від того ж патогена.
Це явище спостерігалося ще в 1931 році.
З тих пір вчені намагалися зрозуміти, які саме мікроби захищають рослини і як вони це роблять. Сучасні досягнення в області мікробіологічних технологій і технологій секвенування дозволяють розібратися в складних ґрунтових мікробіомах - якими саме вони є організмами і чим вони займаються? Виявляється, точно так же, як у будь-якої людини є унікальний набір відбитків пальців, у кожного типу грунту є унікальна характеристика, заснована на видах і кількості присутніх мікробів.
Команда дослідників з Університету штату Вашингтон протягом десятиліть займалася боротьбою з кореневими хворобами пшениці, викликаних грибними паразитами.
Ще до того, як ця група почала свої експерименти в 1960-х роках, було помічено, що монокультура пшениці не збільшувала, а зменшувала присутність кореневих грибкових захворювань.
Експерт з патології рослин Девід Веллер, член наукової групи, визначив, що в цих супресивний грунтах міститься більша кількість бактерій, які називаються псевдомонад.
Коли в 1985 році до колективу приєдналася фахівець з генетики Лінда Томашоу, вона використовувала молекулярні методи, щоб більше дізнатися про псевдомонадами і про те, як вони виробляють антибіотики для боротьби з патогеном.
У 1990-х роках Лінда Кинкель і Ніл Андерсон, патології рослин в Університеті Міннесоти, шукали наукове пояснення незрозумілого зниження парші, хвороби, яка спотворює такі культури, як картопля або редис темними, плямистими наростами. Взявши зразки на картопляному полі в Міннесоті, Кинкель і її колеги виявили, що грунт містив більшу кількість бактерій певного типу, званих Streptomyces. Їх чисельність набагато перевищувала кількість в зразках простого грунту. Ці бактерії і виробляли антибіотики в якості зброї проти паразитів.
Характеризація мікробних ознак є лише першим кроком до подальшого використання грунтових мікробів для запобігання хворобам рослин.
Розуміння ролі ґрунтових мікробів, що захищають рослини від хвороб, може бути питанням життя і смерті - не тільки для рослин, але і для нас.
Людське населення зростає, і рослини є ключем до забезпечення майбутньої продовольчої безпеки. Томашоу пояснює, що заручитися допомогою мікробів, виявлених в грунті природним шляхом, вкрай важливо, тому що «сільськогосподарські системи є найслабшими в тих частинах світу, де приріст населення найбільший, а люди не можуть дозволити собі хорошу і ефективну агрохімію».
«Ці грунти забезпечують тривале, стабільне, практично повне придушення хвороб без будь-якого внесення пестицидів», - каже Кинкель.
Також читайте:
- Іноземці, що живуть в Італії, купують набагато більше ягід, ніж самі італійці
- Агродроїд C2-A2 для безпілотної сільгосптехніки з штучним інтелектом успішно пройшов випробування
- Робот Sweeper може збирати перець зі швидкістю до 4 шт на хвилину
- Роботизований горщик для квітів сам перенесе рослину на сонячне підвіконня