Семена передают свои микробы следующему поколению
Исследование Стокгольмского университета, опубликованное в Environmental Microbiology, показало, что желуди дуба содержат большое разнообразие микробов, а проростки дуба наследуют свой микробиом именно от этих семян.
«Идея о том, что семена могут быть связующим звеном между микробами материнского дерева и его потомства, часто обсуждалась, но впервые доказан путь передачи от семени к листьям и корням развивающихся растений», — говорит Ахмед Абдельфаттах, исследователь из Департамента наук об экологии, окружающей среде и растениях (DEEP).
Микроорганизмы, обнаруженные на семени, часто полезны для растения: способствуют его росту и защищают от определенных болезней. Каждый вид растений имеет отличное микробное сообщество.
Это открытие также означает, что, поскольку микроорганизмы из семени присутствуют первыми, они могут создавать барьер, влияющий на последующее заселение другими микробами из окружающей среды. Эксперимент проводился на дубах, так как это один из самых распространенных видов деревьев в лесах Швеции и Европы.
«Микроорганизмы из семени также, как ожидается, очень важны для здоровья и функционирования растения», — отмечает Ахмед Абдельфаттах.
Ископаемые данные указывают, что растения ассоциированы с грибами и бактериями — составляющими микробиом — более 400 миллионов лет. Некоторые виды, обнаруженные учеными на семенах дуба, как уже показали другие исследования, участвуют в защите от патогенов, стимулировании роста, фиксации азота и детоксикации или биодеградации загрязняющих веществ.
Продемонстрировать наследование в естественных условиях сложно, так как семена при прорастании подвержены влиянию и зависят от окружающей среды, особенно почвы, богатой микробами. Поэтому почти невозможно различить, какие микроорганизмы действительно происходят из семени, а какие — из почвы.
Исследовательская группа использовала новое культуральное устройство, чтобы выращивать проростки дуба в стерильных условиях и держать листья отдельно от корней. Это позволило им быть уверенными, что микроорганизмы происходят из семени, и показать, что некоторые из них мигрируют в корни, а другие — в листья.
«Известно, что листья и корни растений содержат различные микробные сообщества, как показали несколько недавних исследований. Однако в этом исследовании мы были удивлены, увидев, что это верно и на ранней стадии развития растения, и что семя может, по крайней мере частично, быть причиной этих различий», — говорит Ахмед Абдельфаттах.
«Несколько селекционных компаний учитывают микробиом семян в своих программах, надеясь получить супер-растения с лучшими генами и лучшими микробами. Одна из используемых техник — обработка семян полезными микроорганизмами с целью, чтобы эти микробы в конечном итоге заселили растение и оказывали свое действие на протяжении всей его жизни», — объясняет Ахмед Абдельфаттах.
Следующий шаг для исследовательской группы — выяснить, что является основным источником микробиома: окружающая среда или семя.