Группа исследователей из Института Бойса Томпсона (BTI) обнаружила отдельную группу бактерий, которые могут помочь грибам и растениям усваивать питательные вещества почвы. Полученные результаты могут указать путь к экономически эффективным и экологически чистым методам обогащения почвы и повышения урожайности сельскохозяйственных культур, снижая зависимость фермеров от традиционных удобрений.

Исследователи знают, что арбускулярные микоризные грибы (АМ) устанавливают симбиотические отношения с корнями 70% всех наземных растений. В этих отношениях растения обменивают жирные кислоты на азот и фосфор грибов. Однако АМ-грибам не хватает ферментов, необходимых для освобождения азота и фосфора от сложных органических молекул.

Трио ученых BTI во главе с Марией Харрисон, профессором Уильяма Х. Крокера из BTI, задавались вопросом, могут ли другие почвенные микробы помочь грибам получить доступ к этим питательным веществам. В качестве первого шага к изучению этой возможности команда исследовала, ассоциируются ли АМ-грибы с определенным сообществом бактерий. Исследование было описано в статье, опубликованной в журнале ISME 1 марта.

Команда исследовала бактерии, живущие на поверхности длинных нитевидных структур, называемых гифами, которые грибы распространяют в почву далеко от своего растения-хозяина. На гифах из двух видов грибов команда обнаружила очень похожие бактериальные сообщества, состав которых отличался от состава окружающей почвы.

"Это говорит нам о том, что, как и человеческий кишечник или корни растений, гифы АМ-грибов имеют свои собственные уникальные микробиомы", - сказал Харрисон, который также является адъюнкт-профессором Школы интегративных наук о растениях Корнельского университета. "Мы уже тестируем несколько интересных предсказаний относительно того, что эти бактерии могут сделать, например, помочь с приобретением фосфатов."

"Если мы правы, то обогащение почвы некоторыми из этих бактерий может увеличить урожайность сельскохозяйственных культур и, в конечном счете, уменьшить потребность в обычных удобрениях вместе с их связанными затратами и воздействием на окружающую среду", - добавила она.Ее соавторами в этом исследовании были бывшие ученые БТИ Брайан Эмметт и Вероника Левек-Трамбле.

В исследовании команда использовала два вида АМ-грибов, Glomus versiforme и Rhizophagus irregularis, и выращивала их в трех различных типах почвы в симбиозе с Brachypodium distachyon, травянистым видом, родственным пшенице. После того как гриб рос вместе с травой в течение 65 дней, исследователи использовали секвенирование генов для идентификации бактерий, прилипающих к поверхностям гифов.

Команда обнаружила замечательную последовательность в составе бактериальных сообществ из двух видов грибов. Эти сообщества были похожи во всех трех типах почв, но сильно отличались от тех, которые были найдены в почве вдали от нитей. Функция этих бактерий еще не ясна, но их состав уже открыл некоторые интересные возможности, сказал Харрисон.

"Мы предсказываем, что некоторые из этих бактерий высвобождают ионы фосфора в непосредственной близости от нитей, что дает грибку наилучший шанс захватить эти ионы", - сказал Харрисон. "Изучение того, какие бактерии обладают этой функцией, может стать ключом к улучшению процесса приобретения фосфатов грибами, чтобы принести пользу растениям."

Группа Харрисона исследует факторы, которые контролируют, какие бактерии собираются на нитях. Харрисон считает, что АМ-грибы могут выделять молекулы, которые привлекают эти бактерии, и, в свою очередь, бактериальные сообщества могут влиять на то, какие молекулы выделяет гриб.

Среди микробиомов гифов были представители Myxococcales и других таксонов, которые включают "бактериальных хищников", которые убивают и едят другие бактерии, заставляя их лопаться и высвобождать свое содержимое.

Эти хищники передвигаются, скользя по поверхности, так что "грибковые нити могут служить линейными питательными путями", - сказал Эмметт, который в настоящее время является исследователем-микробиологом Службы сельскохозяйственных исследований Министерства сельского хозяйства США в Эймсе, штат Айова. "Многие почвенные бактерии, по-видимому, путешествуют по грибковым гифам в почве, и эти хищники могут сделать это путешествие более опасным."Хотя не каждый член этих таксонов на нитях может быть хищным, группа Харрисона планирует исследовать, как и почему эти предполагаемые хищники собираются там. "Вполне возможно, что действия хищных бактерий делают минеральные питательные вещества доступными для всех в окружающей почве—как для хищников, так и для грибов", - сказала она.

ИСТОЧНИК