Как простейшие могут укрепить мировые запасы продовольствия

Простейшие (протисты) — широкая группа, как правило, одноклеточных организмов, включающая водоросли и амёб. Их роль в поддержке роста растений долгое время была плохо изучена.

Новое исследование под руководством Криса Хоксхерста, Лесли М. Шор и Дэниела Гейджа из UConn показало, что протисты способствуют росту растений, доставляя полезные азотфиксирующие бактерии глубоко в корневую систему. Результаты опубликованы в журнале Applied and Environmental Microbiology.

"Эта концепция 'мам в минивэнах, развозящих детей по местам', раньше не была действительно продемонстрирована", — говорит Лесли Шор.

Проект начался почти десять лет назад с гранта Фонда Билла и Мелинды Гейтс (2014 г.) на изучение способности протистов перемещать бактерии вокруг корней.

Эксперимент и методы:

  • Лаборатория Гейджа (биология) предоставила материалы: растения Medicago truncatula (бочковый клевер), генетически модифицированные бактерии, светящиеся красным для отслеживания, и протистов, выделенных из почвы собственного двора.
  • Лаборатория Шор и Крис Хоксхерст (инженерия) создали устройства для наблюдения за транспортом бактерий вдоль корней в реальной почве и программу для обработки тысяч фотомикрографий в пространственные данные.

Результаты:

Присутствие протистов значительно расширило зону распространения полезных бактерий вдоль корневой системы растения.

Перспективы применения:

  • Сельское хозяйство: Технология особенно перспективна для сои, которая использует тот же тип симбионтов и родственна Medicago.
  • Улучшение инокуляции семян: Добавление к инокулированным бактериям цист протистов (их стабильной покоящейся стадии) может повысить эффективность, гарантируя доставку бактерий к нужным частям корня.
  • Устойчивое земледелие: Технология может помочь переходу к no-till farming (беспахотному земледелию), которое удерживает больше углерода в почве, предотвращая его превращение в CO2 и выброс в атмосферу. Протисты могут обеспечить перемещение полезных веществ к корням без вспашки.

"Это действительно зелёная технология — здесь нет патогенов, рекомбинантной ДНК, только чистая почвенная биология", — отмечает Дэниел Гейдж.

Исследователи совместно со Службой коммерциализации технологий (TCS) UConn запатентовали эту технологию. Ана Фиданцеф из TCS ожидает большого интереса со стороны индустрии, учитывая актуальность темы почвенных микробиомов.