Команда исследователей из Институт Бойса Томпсона (BTI) открыла особую группу бактерий, которые помогают грибам и растениям усваивать питательные вещества из почвы. Таким образом, результаты могут проложить путь к экономическим и экологическим методам обогащения почвы и повышения урожайности при одновременном снижении зависимости фермеров от обычных удобрений.
Фермеры знают, что арбускулярные микоризные (АМ) грибы устанавливают симбиотические и позитивные отношения с корнями 70% всех наземных растений. Растения обменивают жирные кислоты на азот и фосфор грибов. К сожалению, у АМ-грибов отсутствуют ферменты, необходимые для высвобождения азота и фосфора из сложных органических молекул.
Трио ученых во главе с профессором Мария Харрисон он задавался вопросом, могут ли другие почвенные микробы помочь грибам получить доступ к этим питательным веществам. Описание исследования в статье, недавно опубликованной на Журнал ISME.
Микробиом для грибов
Команда исследовала бактерии, которые живут на поверхности длинных нитевидных структур, называемых гифами. Это структуры, которые грибки проникают в почву вдали от растения-хозяина. На гифах двух видов грибов команда обнаружила очень похожие бактериальные сообщества, состав которых отличался от состава окружающей почвы.
«Это говорит нам о том, что, подобно человеческому кишечнику или корням растений, гифы грибы «У AM есть свои уникальные микробиомы, — сказал Харрисон. — Мы уже тестируем некоторые интересные прогнозы о том, что могут делать эти бактерии, например, помогать в усвоении фосфатов».
Если мы правы, обогащение почвы некоторыми из этих бактерий может повысить урожайность и, в конечном счете, снизить потребность в удобрениях. Меньше затрат, нулевое воздействие на окружающую среду.
Мария Харрисон, Институт Бойса Томпсона
Грибы, заменяющие обычные удобрения
В исследовании команда использовала два вида грибов AM. Это Glomus Versiforme и Нерегулярный ризофагус. Исследователи культивировали их на трех разных типах почв в симбиозе с Брахиподиум дистахион, травянистый вид, родственный пшенице. Позволив грибу расти вместе с травой в течение 65 дней, исследователи использовали секвенирование генов для выявления бактерий, прикрепившихся к поверхности гиф.
Команда обнаружила удивительную стабильность в составе бактериальных сообществ двух видов грибов. По словам профессора Харрисона, функция этих бактерий до сих пор неясна, но их состав уже открыл некоторые интересные возможности.
Мы прогнозируем, что некоторые из этих бактерий выделяют ионы фосфора в непосредственной близости от нитей, что дает грибам наилучшие шансы улавливать эти ионы. Изучение того, какие бактерии выполняют эту функцию, может стать ключом к улучшению процесса поглощения фосфата грибами на благо растений, которые получат удобряющее действие.
Команда Харрисона наконец изучает факторы, которые контролируют, какие бактерии собираются на нитях. AM-грибы могут секретировать молекулы, которые привлекают эти бактерии, и, в свою очередь, бактериальные сообщества могут влиять на молекулы, выделяемые грибком.
