Микроскопические партнёры помогают растениям выживать в стрессовых условиях
Симбиотические грибы играют ключевую роль в помощи растениям переживать стрессы, такие как засуха и экстремальные температуры. Это может помочь прокормить население планеты в условиях изменения климата, сообщают учёные из Университета штата Вашингтон.
Открытие, недавно опубликованное в журнале Functional Ecology, проливает свет на то, как микробные партнёры могут помочь в устойчивом выращивании различных сельскохозяйственных культур.
Партнёры в выживании растений
В то время как одни микроскопические грибы и бактерии вызывают болезни, другие живут в гармонии с растениями, собирая воду и питательные вещества в обмен на углеводы или изменяя внутреннюю и внешнюю среду растений, что способствует их росту.
Эти преимущества помогают растениям переносить стрессы окружающей среды. Абиотические стрессы, такие как засуха, экстремальные температуры, бедные, токсичные или засоленные почвы, являются одними из основных причин потери урожая и снижения продуктивности ферм.
«Способность растений переносить стресс зависит от бактерий и грибов, которые живут на них или внутри них и составляют микробиом растения», — сказала Стефани Портер. «Так же, как микробы в нашей пищеварительной системе помогают сохранять здоровье, микробы играют невероятно важную роль в здоровье растений».
Чтобы измерить, как полезные микробы влияют на растения в нормальных условиях и при стрессе, Портер и Фрисен проанализировали 89 исследовательских экспериментов, охватывающих как обычные культуры северо-запада США, так и дикие виды.
Они сравнили пять различных классов симбиотических бактерий и грибов, живущих на, в и вокруг корней растений, в условиях стресса, включая грибковые заболевания, выпас животных и микроскопических червей, загрязнение тяжёлыми металлами, засуху, холод и засоленные почвы. Затем они оценили влияние на рост растений, биомассу и урожайность.
Результаты показали, что хотя полезные бактерии более эффективны в нормальных условиях, симбиотические грибы обеспечивают дополнительные преимущества во время кризисов.
«Стресс делает эти грибы ещё более важными для растений, и мы считаем это действительно интересным», — сказала Марен Фрисен.
Особенно полезными оказались арбускулярные микоризные грибы, которые колонизируют корни растений, обеспечивают водой и усиливают поглощение азота, фосфора и других микроэлементов из почвы.
«Если производители хотят поддерживать микробиом растений для устойчивости к стрессу, наше исследование предполагает, что им следует сосредоточиться именно на грибах», — сказала Портер. «Эти полезные микробы могут стать ключом к тому, чтобы помочь нам выращивать больше пищи в ближайшие десятилетия».
Более экологичное решение для стресса
По прогнозам, к 2050 году население Земли превысит 9 миллиардов, и учёные предсказывают, что текущая урожайность сельскохозяйственных культур должна удвоиться.
«По мере расширения площадей для выращивания культур мы используем маргинальные земли, которые являются более стрессовыми для растений», — сказала Портер. «И по мере изменения нашего климата это создаёт стресс для растений».
Микробы предлагают более устойчивый инструмент для повышения стрессоустойчивости, чем применение гормонов или химикатов, отметила Фрисен.
«У фермеров уже возникают проблемы с тем, что патогены перестают реагировать на химические обработки», — сказала она. «В научных и промышленных кругах уже существует большой интерес к выявлению и использованию микробных решений сельскохозяйственных проблем. Это исследование даёт нам идеи о том, где искать».