Лучшие почвенные микробы — ключ к устойчивому сельскому хозяйству

Исследование на растении Acmispon strigosus (семейство бобовых) показало 13-кратное увеличение роста у растений, которые вступили в симбиоз с высокоэффективным штаммом азотфиксирующих бактерий Bradyrhizobium.

Сложность использования полезных микробов заключается в комплексных генетических и экологических факторах, управляющих их ролью в росте растений. Без вмешательства растения не всегда привлекают полезные микробы, а окружают себя смесью как полезных, так и неэффективных бактерий. Попытки управлять микробными популяциями в почве (например, инокуляция полезными штаммами) в основном провалились.

«Очень трудно предсказать, какие комбинации микробов будут успешны в полевых условиях, поскольку микробы, полезные для растений в лаборатории, не всегда успешно конкурируют с микробами, уже существующими в поле», — говорит Джоэл Сакс, профессор эволюционной экологии Калифорнийского университета в Риверсайде.

В исследовании, опубликованном в New Phytologist, команда Сакса продвинула понимание того, как генетика растений и факторы окружающей среды влияют на почвенные микробные популяции в полевых условиях.

Учёные исследовали, меняет ли Acmispon strigosus свои ассоциации с разными штаммами азотфиксирующих бактерий при изменении среды. Неожиданно они обнаружили, что изменение среды (удобрение почвы) не меняло ассоциации растений с микробами. Вместо этого ключевым фактором оказалась генетическая вариация между растениями: некоторые варианты гороха лучше других формировали партнёрства с наиболее полезными микробами.

Растения, лучше всего инвестировавшие в полезные микробы, демонстрировали наибольший рост, в отличие от вариантов, которые меньше инвестировали и получали меньшую выгоду.

«Тот факт, что признаки, управляющие этими партнёрствами, различаются у растений одного вида и наследуемы, показывает, что селекционеры могут отбирать по ним», — говорит первый автор статьи Камилла Вендландт.

В будущем работа лаборатории сосредоточится на том, сохраняются ли генетические различия у растений при взаимодействии с более сложными микробными сообществами, а также будет расширена на коровий горох — важную бобовую культуру в Африке к югу от Сахары.