Как полезные микробы защищают растения от патогенов

Исследователи из Института биологии Макса Планка в Тюбингене выяснили, как безвредные штаммы Pseudomonas защищают растения от своих вредоносных бактериальных родственников. Исследование, опубликованное в Nature Ecology & Evolution, показывает, что сосуществование полезных и патогенных Pseudomonas на Arabidopsis thaliana улучшает здоровье растения, но степень защиты зависит от генетического состава как растения, так и микробов. Результаты могут помочь в создании природной альтернативы синтетическим пестицидам.

Команда Ор Шалева и Детлефа Вайгеля изучала взаимодействие патогенных и комменсальных (полезных или нейтральных) Pseudomonas на листьях модельного растения Arabidopsis thaliana. Учёные заразили три группы растений: только комменсалами, только патогенами и смесью обоих штаммов, имитируя естественные условия (почва, перенос бактерий ветром и дождём). С помощью геномного штрихкодирования они отслеживали отдельные штаммы в смешанных сообществах.

Важна генетическая изменчивость растения и бактерий

Исследователи обнаружили, что присутствие комменсальных Pseudomonas вызывает иммунный ответ растения, который подавляет рост патогенных родственников. Подавление было таксон-специфичным: иммунный ответ целенаправленно действовал на патогенную линию, не затрагивая разнообразный консорциум комменсалов, несмотря на их высокое родство.

Однако не существует универсального решения. Эффективность защиты напрямую зависит от генетического состава конкретного растения и конкретных бактерий. Важным аспектом работы стало описание коллективного защитного эффекта: защита обеспечивается не отдельными штаммами, а синергическим действием всего сообщества комменсалов.

Полученные знания могут найти применение в сельском хозяйстве. Понимание механизмов, позволяющих здоровым растениям сосуществовать с патогенами, поможет разработать новые методы снижения зависимости от синтетических пестицидов.