Симбиотические бактерии в корневых клетках могут стать ключом к созданию лучших сельскохозяйственных культур

Исследование Университета Рутгерса показывает, что симбиотические бактерии, колонизирующие корневые клетки, можно использовать для выращивания более выносливых культур, требующих меньше удобрений.

Исследование опубликовано в журнале Microorganisms.

Бактерии стимулируют рост корневых волосков у всех растений, которые их образуют. Учёные изучили химическое взаимодействие между бактериями внутри корневых клеток и самими клетками.

Они обнаружили, что бактерии переносятся семенами и поглощаются из почвы, затем попадают в корневые клетки, где производят этилен — гормон роста растений, заставляющий клетки корня отращивать волоски. При росте корневой волосок выбрасывает часть бактерий обратно в почву. Оставшиеся в волосках бактерии реплицируются и вызывают всплеск роста каждые 15 минут, пока волоски полностью не разовьются.

Этилен также является гормоном стресса, который заставляет растения адаптироваться и становиться более устойчивыми к окислительному стрессу, включая жару, засоление почвы, тяжёлые металлы и стрессы, потенциально вызванные изменением климата.

Исследователи выяснили, что этилен заставляет корневые клетки выделять супероксид на бактерии внутри них. В ответ бактерии производят оксид азота, который детоксифицирует супероксид. Оксид азота соединяется с супероксидом, образуя нитрат, поглощаемый корневыми клетками. В этом процессе бактерии в корневых клетках стимулируют рост корневых волосков и снабжают клетки азотом и другими питательными веществами.

«Это важно, потому что показывает, что микробиом растений важен для развития растительных клеток, особенно корневых, и снабжения питательными веществами», — сказал соавтор исследования Джеймс Уайт, профессор кафедры биологии растений Школы экологических и биологических наук Университета Рутгерса-Нью-Брансуик. «Использование бактерий в растениях может позволить нам выращивать лучше развитые и устойчивые к стрессу культуры, требующие меньше удобрений, что уменьшит экологический ущерб от избыточного внесения удобрений и последующего стока. Более того, с правильными бактериями в сельскохозяйственных культурах мы можем получать растения, устойчивые к окислительному стрессу, вызванному климатическими изменениями, то есть создавать более выносливые и устойчивые культуры».