Финиковые пальмы разборчивы в выборе бактериальных партнёров

Анализ секвенирования бактериальной ДНК показал, что финиковые пальмы, культивируемые на обширной территории Тунисской пустыни Сахара, последовательно привлекают к своим корням два типа полезных бактерий, независимо от местоположения. Это открытие может помочь улучшить выращивание сельскохозяйственных культур в условиях потепления климата.

На ассоциацию корней растений с полезными бактериями влияют многие факторы: вид растения, разнообразие растительного сообщества, применяемые агроприемы и тип почвы. Исследования в естественных экосистемах показывают, что разные дикорастущие растения привлекают разные полезные бактерии в зависимости от своих потребностей. Исследования в традиционных агроэкосистемах показали, что ассоциации корни-бактерии варьируются в зависимости от типа почвы и применяемых агроприемов. Другое недавнее исследование KAUST показало, что корни копьевидной травы, растущей в тунисской пустыне, совсем не разборчивы: они привлекают любые полезные бактерии, которые могут найти в окружающем бедном ресурсами песке.

«Но что происходит в экосистемах, где сходятся черты естественной и сельскохозяйственной среды, например, в пустынных оазисах?» — задаётся вопросом выпускница KAUST Мария Москеира. «В условиях изменения климата важно понимать роль микроорганизмов в засушливых экосистемах», — объясняет она.

Москеира и коллеги под руководством Даниэле Даффончио провели анализ микробиома для идентификации типов бактерий, ассоциированных с корнями культивируемых финиковых пальм сорта Деглет Нур в семи оазисах, разбросанных на обширной территории в 22 200 км² Тунисской Сахары. Оазисы располагались в контрастных условиях: на морском побережье, в горах, среди песчаных дюн и в засоленных почвах северной окраины пустыни. Также были проведены анализы гена рибосомальной РНК для определения типов бактерий, присутствующих в окружающем песке/почве.

Исследователи обнаружили, что почва, непосредственно прикреплённая к корням финиковой пальмы, была значительно изменена по сравнению с окружающей «фоновой» почвой. И хотя доминирующие виды бактерий в фоновой почве варьировались от одного места к другому, корни финиковой пальмы последовательно выбирали для ассоциации одни и те же два типа бактерий: Gammaproteobacteria и Alphaproteobacteria. Эти бактерии предоставляют пальмам важные услуги — они способствуют секреции важного гормона роста растений и обеспечивают защитный эффект от стрессов, таких как засуха.

«Мы надеемся, что наше исследование приведёт к другим исследованиям микробной экологии экосистем пустынных оазисов — одной из самых продуктивных, но уникальных агроэкосистем», — говорит Москеира.

Исследовательская группа имеет несколько текущих проектов по изучению пустынных растений и связанных с ними микробиомов. В будущем внимание будет сосредоточено на лучшем понимании молекулярных взаимодействий между корнями растений и микробами, а также на поиске способов применения этих знаний для обеспечения защитных и питательных услуг сельскохозяйственным культурам, выращиваемым в засушливых регионах.