Растения перестраивают корни под давлением нехватки питательных веществ — помогают микробы

Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, показало, что сложность клеточной структуры корня определяет его способность перестраиваться при колонизации микробами. Корни естественным образом различаются по сложности своего поперечного сечения — от толстых деревянистых корней мангрового дерева до тонких волосовидных нитей зелёного лука или ряски.

Как микробы влияют на структуру корней

Растительные корни функционально похожи на животный кишечник и колонизируются сообществами разнообразных и метаболически активных микробов. Исследователи обнаружили, что колонизация микробами запускает обширное переключение обмена веществ наряду с анатомическими изменениями, которые регулируют пластичность корневой структуры в ответ на взаимодействие с микробами.

Химический диалог между растением и почвой

В естественных экосистемах корни растений и почвенная микробиота ведут постоянный химический диалог. Через эту коммуникацию корни и микробы устанавливают тесные связи, которые могут глубоко влиять на развитие и функционирование корней. Эта структурная пластичность позволяет растениям адаптировать корни к сложным условиям с недостатком питательных веществ.

Практическое применение в сельском хозяйстве

Доктор Габриэль Кастрильо, ведущий автор исследования, отмечает: «Наши результаты подчёркивают важность как анатомической, так и метаболической сложности корней в формировании взаимодействия растение-микробиом, особенно при стрессовых условиях окружающей среды». По его словам, полученные знания могут быть использованы для оптимизации благоприятных взаимодействий растение-микроб, улучшения архитектуры корней и повышения устойчивости растений к неблагоприятным условиям.

Новые подходы с использованием синтетической биологии

Кастрильо объясняет, что методы синтетической биологии могут быть использованы для точного контроля производства ключевых метаболитов, служащих источником углерода для полезных микробов. Помимо регулирования уровня метаболитов, такие подходы могут предложить способ избирательно усилить определённые особенности анатомии корня, сохраняя при этом его основные функции, включая взаимодействие с микробиотой.

Молекулярный инструмент для управления взаимодействиями

В сочетании с прямым применением N6,N6,N6-триметил-L-лизина такие стратегии могут предоставить новые способы направить взаимодействие корень-микроб в сторону благоприятных результатов. Кастрильо добавляет: «Вместе эти достижения и растущее понимание химического диалога между растениями и их микробиотой могут способствовать разработке стратегий на основе микробиома с потенциалом для повышения производительности сельского хозяйства и устойчивости растений».

Это данные исследования, а не медицинский или агрономический совет.