Ученые призывают к более глубокому изучению микробных сообществ растений для повышения урожайности.

Растет интерес к применению благотворных микробных взаимодействий в сельском хозяйстве, и многие продукты, стимулирующие развитие микроорганизмов, можно легко приобрести, но их использование вызывает разногласия среди фермеров, поскольку не все понимают работу этих крошечных помощников растений, а некоторые средства разочаровали сельхозпроизводителей. Они надеялись на мгновенный прирост урожая, но вот, к примеру, даже в урожайный год этого не произошло. Теперь становится ясно, почему.

Профессор Нэнси Коллинз Джонсон с факультета биологических наук и устойчивого развития Университета Северной Аризоны, а также профессор Сесар Марин из Университета Санто-Томас в Чили в своем исследовании, опубликованном в ISME Journal, представляют убедительные свидетельства в пользу более глубокого изучения микробных сообществ растений.

«Функциональные микробные группы могут приспосабливаться, чтобы помогать растениям процветать в сложных условиях. Когда ресурсов недостаточно, при наличии времени и разнообразия полезных микроорганизмов растения и грибы, сосуществующие в природе, могут устанавливать взаимовыгодные отношения, способствующие росту растений. Функциональные группы редко активны в благоприятных условиях без стресса и при наличии избытка ресурсов, поскольку им не хватает давления отбора, необходимого для контроля состава микробных сообществ. Эти выводы нашли отражение в исследованиях, показывающих, что удобрение натуральной флоры часто уменьшает выгоду от симбиоза с микоризой, лишая необходимого давления отбора», пояснила Джонсон.

Сегодня мы видим успех в разработке эффективных инокулянтов и в понимании того, как взаимодействуют участники микробных сообществ на различных культурах.

Исследователи подчеркивают, что сегодня важно разрабатывать методики функционального отбора команд (FTS) для прогнозирования условий, важных для локальной адаптации корневых микробиомов к своим растениям-хозяевам. Данное направление рассматривает растения и их микробные сообщества как сложные адаптивные системы, а адаптации растений – как важные свойства этих систем, неприсущие отдельным их частям.

Если растения способны распознавать и поддерживать полезные микроорганизмы, а также подавлять патогены, они способны эволюционировать, управляя своими микробиомами.

В условиях ограниченных ресурсов и стресса важные эмерджентные функции комплексных микробных систем способствуют положительной обратной связи, связанной с энергией растений и, в итоге, с их локальной адаптацией. Как утверждают исследователи, ключевыми факторами в этом процессе являются: 1) селекция, 2) характеристики растений, 3) биоразнообразие и 4) время. Главная цель – разработать прочные и эффективные системы растение-микробиом, способствующие повышению урожайности и уменьшению заболеваний.