Защита растений будущего может исходить от самих растений
Микроорганизмы играют ключевую роль в здоровье растений и их устойчивости к болезням, подобно тому, как это происходит у людей. Исследователи из Орхусского университета (Дания) изучают, как растения с разными признаками устойчивости взаимодействуют со своими микробами в ответ на атаку патогенов. Исследование опубликовано в журнале Microbiology Spectrum.
Растения обладают собственной системой защиты
Защита растений регулируется вторичными метаболитами, гормонами и полезными микробами. Учёные использовали модель растения Arabidopsis thaliana и два его генотипа: один устойчивый, а другой восприимчивый к грибковому патогену Fusarium oxysporum.
Двухнедельные растения, растущие в почве, заразили Fusarium oxysporum. Образцы корней и побегов собирали с интервалом в 5 дней, начиная с 5-го по 25-й день после заражения. Инфекцию подтвердили с помощью qPCR и по симптомам. Устойчивый генотип показал значительно более низкий уровень патогена.
Уникальная химия и микробиом
Исследователи обнаружили большие различия в химическом составе и микробиомах двух генотипов как в здоровом, так и в заражённом состоянии. Полезные бактерии, такие как роды Pseudomonas и Rhizobium, в основном обогащались в ризосфере заражённых растений, что указывает на активное привлечение микробов для сопротивления вторжению патогена.
Гены, химия и микробные сообщества — ключевые игроки
Была обнаружена сильная и уникальная связь между отдельными защитными метаболитами и специфическими микробами у разных генотипов. Анализ генов, ответственных за защиту, выявил несколько мутаций в различных химических и гормональных путях у восприимчивого растения по сравнению с устойчивым. Результаты подтверждают, что три основных компонента хозяина (гены, метаболиты и микробиомы) интерактивно контролируют защиту растения.
Естественная защита растений в будущем
Полученные данные открывают путь к разработке стратегий контроля болезней без синтетических химикатов. Одна из стратегий — создание генотипов растений с повышенным уровнем защитных метаболитов для привлечения определённых микроорганизмов. Другая — разработка микробных инокулянтов, содержащих полезные микробы. Это может привести к выращиванию «супер»-культур, способных самостоятельно защищаться от патогенов.