Конкурентное подавление как ключ к успешной колонизации растительной микробиоты
Микробиота — сообщества микроорганизмов, в основном бактерий и грибов, — играет ключевую роль для здоровья и роста своих эукариотических хозяев, включая растения. Корневая микробиота важна для минерального питания растений, защиты от патогенов и устойчивости к абиотическим стрессам, например, засухе.
Исследователи изучили, как конкуренция между микробами влияет на формирование этих сообществ. В работе, опубликованной в Proceedings of the National Academy of Sciences, они проанализировали коллекцию бактерий, выделенных из корней резуховидки Таля (Arabidopsis thaliana).
Была идентифицирована бактерия Pseudomonas brassicacearum, проявляющая необычно высокую ингибирующую активность в отношении многих других бактерий корневой микробиоты. Эта активность обеспечивается двумя молекулами, действующими совместно:
- Антимикробный агент 2,4-диацетилфлороглюцинол.
- Молекула, хелатирующая железо, которая лишает конкурентов этого необходимого микроэлемента.
Эксперименты с мутантами P. brassicacearum, у которых была заблокирована выработка этих молекул, показали, что они критически важны для успешной колонизации корней в присутствии бактериальных конкурентов. При заселении стерильных корней резуховидки упрощённым бактериальным сообществом дикий штамм P. brassicacearum получал преимущество в колонизации и доминировании в корневой нише благодаря этим веществам.
Работа подтверждает важность «химической войны» между бактериями для успешного заселения хозяина. Эти выводы имеют значение для разработки биопрепаратов в сельском хозяйстве, так как предсказывают, что ингибирующая активность, наблюдаемая в лаборатории, может проявляться и в полевых условиях. Это шаг к созданию более устойчивых технологий защиты растений и пониманию принципов работы растительной микробиоты.
«Потрясающе наблюдать, как химия природных соединений используется микробами в природе для формирования микробных консорциумов, которые оказывают полезные услуги своим растениям-хозяевам», — говорит руководитель проекта Пол Шульце-Леферт.