Исследование трехмерной структуры симбиотических сообществ вокруг корней растений

Исследовательская группа из Университета Генриха Гейне в Дюссельдорфе (HHU) и Института селекции растений Общества Макса Планка (MPIPZ) в Кёльне изучила трехмерную структуру микробиоты вокруг корней растений.

В статье, опубликованной в Cell Host & Microbe, сообщается, что состав микробного сообщества варьируется вдоль корня и зависит от пространственного метаболизма корня.

Растения, как и люди, обладают "микробиотой": микроорганизмами, которые помогают усваивать питательные вещества из почвы и защищают растение от патогенов.

Чтобы выяснить, есть ли у корневой микробиоты биогеографические различия, три исследовательские группы из HHU и MPIPZ совместно работали с модельным растением резуховидкой Таля (Arabidopsis thaliana). Ученые использовали "мультиомиксный" подход, включая транскриптомику (анализ всех молекул РНК в ткани) и метаболомику (изучение метаболической сети), а также синтетическую биологию и биоинформатику.

Биологи разработали две системы для анализа корневой микробиоты Arabidopsis: CD-ризотроны и питательные среды ArtSoil. С их помощью было доказано существование пространственной организации микробиоты вдоль продольной оси корня, а также соответствующее дифференциальное накопление метаболитов растения и метаболической активности.

Ведущий автор, доктор Элиза Лу из Института молекулярной физиологии HHU: "С помощью биоинформатических и генетических методов мы идентифицировали три так называемых сахарных транспортера SWEET, которые способствуют распределению сахара и других метаболитов вдоль корня. Эти транспортеры необходимы для пространственной колонизации корня бактериями".

Доктор Тин Яу Панг из исследовательской группы по вычислительной клеточной биологии HHU добавляет: "Нам удалось расшифровать сложную метаболическую сеть между микробами и хозяином — в данном случае растением".

Второй ведущий автор исследования, доктор Палома Дуран из MPIPZ: "Эти результаты могут способствовать оптимизации микробных сообществ для улучшения защиты растений от патогенов, что приведет к лучшему здоровью растений".

Профессор доктор Вольф Фроммер, руководитель Института молекулярной физиологии HHU: "Для понимания пространственной колонизации микробиома хозяина необходим гораздо более детальный анализ 3D-биогеографии как растения, так и микробных видов. Наша текущая публикация закладывает основу для такой работы. Исследования теперь следует расширить на сельскохозяйственные культуры, такие как ячмень".