Взаимодействие с грибом, содержащим азотфиксирующие эндобактерии, улучшает азотное питание риса

Исследователи из Индии изучили проблему азотного питания риса. Азотное голодание ограничивает урожайность, а избыток химических азотных удобрений приводит к загрязнению воды и удорожанию производства. Учёные ищут полезные микробы, которые могли бы стать «зелёными удобрениями», фиксируя атмосферный азот в доступные для растений формы. Бобовые культуры имеют симбиотические азотфиксирующие бактерии, но основные зерновые культуры, включая рис, их лишены.

В исследовании, опубликованном в The Plant Cell, использовали микробы, обнаруженные в экстремальных условиях — в рогозе узколистном (Typha angustifolia), растущем в хвостохранилище урановой шахты. Оттуда был выделен розовый гриб Rhodotorula mucilaginosa JGTA-S1, улучшающий рост своего растения-хозяина. Ранее авторы секвенировали геном этого гриба и обнаружили гены, характерные для ассоциации с растениями. В новой работе выяснилось, что этот гриб также содержит азотфиксирующие бактерии, что потенциально позволяет ему фиксировать азот.

Учёные проверили, может ли JGTA-S1 колонизировать рис и улучшать его рост и питание, особенно азотное. Эксперименты подтвердили, что гриб заселяет рис и повышает содержание азота в растении. Исследование роли эндосимбиотических бактерий показало, что JGTA-S1 способен расти на средах без азота благодаря азотфиксации, которую обеспечивают бактерии, включая Pseudomonas stutzeri. Эти бактерии критически важны для жизнеспособности гриба и для увеличения биомассы и содержания аммония в обработанных грибом растениях. Гриб формирует в растении нитевидные структуры, которые затем колонизируются бактериями P. stutzeri.

Таким образом, это взаимодействие организмов из трёх царств (растения, грибы и бактерии) может стать ключом к улучшению азотного питания риса и, возможно, других сельскохозяйственных культур.

Как отметила автор-корреспондент Анидита Сил, следующим шагом будет проверка, можно ли использовать это трёхцарственное взаимодействие для улучшения азотного питания у растений, отличных от риса, или же полезная роль эндофунгальных бактерий специфична для определённого растения.