В английском языке есть понятие breadwinner. Оно переводится как кормилец, а если дословно, выигрывающий хлеб/хлебо-поставщик.
На протяжении веков хлеб считается одним из основных продуктов питания. Тот, кто приносил хлеб в дом, и есть кормилец. Некоторые возразят — пахарь истинный кормилец, он ведь хлеб вырастил. Но позвольте мне не согласится и наконец восстановить историческую справедливость. Хотя человек и выращивает пшеницу, солнце и дождь позволяют колосьям расти, но успех и обилие урожая зависит также от микроскопических помощников. Если зреть в корень, то кормильцы — это микробы и простейшие.
Невидимые помощники помогают растениям добывать питательные вещества и воду, в период стресса могут даже оздоровить их и помогают бороться с инфекциями. В свою очередь, растения дают микробам пищу и место для жизни. Ученые до сих пор не до конца понимают, как микробы делятся пищей с растениями. Но не все микробы полезны для растений, также встречаются нейтральные и даже патогенные микробы.
Так кто же эти непризнанные работники колхозов, сельского хозяйства, садов и огородов? Бактерии и грибы составляют более 90% микробиома растений, остальные 10% — это простейшие, нематоды, археи, водоросли и вирусы. Микробиом — это все сообщество микробов. Вероятно, вы что-то слышали о ризосфере. Ризосфера — это подземный тонкий слой почвы вокруг корней, который наиболее насыщен микроорганизмами. Именно там можно найти микоризные грибы (myco = гриб и rhiza = корень). Да-да, некоторые из таких грибов вы собирали осенью под картошечку с огурчиком.
Эволюция зарегистрировала отношения между микоризными грибами и растениями сотни миллионов лет назад. Эти отношения оказались настолько успешными, что на сегодняшний день более чем 90% всех видов растений на Земле состоит в этих партнерских отношениях. Грибы разлагают живую материю, такую как листовая подстилка или опавшие ветки деревьев, поглощают органические вещества и отдают растениям питательные вещества: фосфор, азот и воду. Деревья же передают грибам сахара. Когда и как микоризные грибы определяют своего растительного хозяина, науке не известно. Именно поэтому не удается вырастить лисички, белые и многие другие грибы в теплицах.
Чем больше питательных веществ микоризные грибы могут предоставить своему хозяину, тем выше вероятность того, что растение выживет и размножится. Микоризные грибы обеспечивают питательными веществами и укрытием некоторых бактерий.
Итак пользу грибов мы обсудили, а как насчет бактерий? Растения и микробы живут дружной шведской семьей, бактерии тоже вносят свою копеечку в общее благополучие. Одной из наиболее хорошо изученных групп бактерий являются ризобии (Rhizobium), которые живут в корневых узелках бобовых растений. Они превращают атмосферный азот в аммиак, который растения используют для производства аминокислот, а из кислот — белки (кирпичики жизни). Ученые называют это превращение азотфиксацией. Бактерии также обеспечивают баланс растительных гормонов (да-да у растений тоже есть свой гормоны), которые имеют решающее значение для роста и развития растений.
Некоторые микробы научились делать белки совсем как у растений! Эти белки позволяют микробиоте преодолевать и обманывать защитные механизмы растений и успешно заселяться. Микробы могут влиять как напрямую на растение, так и через другой микроб. Например, простейшие и вирусы могут контролировать образование бактериальных и грибковых сообществ, охотясь на эти самые бактерии и грибы. А бактерии из рода псевдомонад (Pseudomonas) могут подавлять рост и развитие некоторых патогенных бактерий и грибков. Несколько недавних исследований показали, что микробы даже могут ускорять время цветения растений до пяти дней. Корень — не единственное место, где обитают микробы, они также населяют листья, корни и цветы.
Как бактерии заселяют растения?
Первые переселенцы попадают на растение либо от материнского растения, через семена, либо из окружающей среды, когда семечко попало в землю. Бактерии и споры грибов также переселяются на новое растение от соседних растений, с животных, через насекомых, пыльцу или же с потоками воздуха, которые переносят аэрозоли. Бактерии также могут мигрировать из одной ткани растения в другую. Для растения очень важно иметь добрых микробов в качестве соседей.
Почвенные микроорганизмы — это первая линия защиты от патогенов, переносимых почвой. Если патоген прорывает первую линию ризосферной защиты, то за растение вступается вся королевская рать. Микробиота внутри тканей растений может помочь микробам ресурсами у очага заражения, чтобы те произвели ферменты для уничтожения врага. Человек тоже может позитивно влиять на свои сельскохозяйственные культуры через севооборот и добавление компоста. Ученые, например, выяснили, что за устойчивостью одного из сортов помидоров к патогену Ralstonia solanacearum стоят бактерии, которые помидор привлекает жить вместе. Растения иногда бывают привередливы и во время стресса, например засухи, могут сами влиять на то, какие бактерии останутся с ним. Разрешая жить лишь тем, кто поможет пережить засуху.
Как человек может использовать бактерии?
На Земле насчитывается около трех триллионов деревьев и более 600 миллионов сельскохозяйственных угодий. Полигамные отношения между растениями, грибами и бактериями влияют на судьбу наших лесов и продуктов питания. Даже если вы мясоед, растения все равно влияют на вашу жизнь, коровки кушают исключительно травушку-муравушку. Если же почва обеднеет, бактерии и грибы исчезнут, то и урожаи упадут, и будут сельхозкультуры более подвержены болезням.
Чтобы повысить урожайность, ученые, например, распыляют на семена растений или почву микробы. Изучение микробов растений и их отношений с ними позволит нам помогать сельхозкультурам, лекарственным растениям и даже лесам выживать во время жары, засух и наводнений. Микробы способны излечить землю от загрязнений тяжелыми металлами, что позволит растениям заселить пустоши или же использовать их в качестве сельхозугодий. Но об этом, как-нибудь в другой раз.
Фото: Состав микробиома зависит от части растения. Круговые диаграммы показывают основные по численности бактерии (слева) и грибки (справа) на разных частях растения.
Источники:
Berrios L, Van Nuland M, Alvarez Manjarrez J, Yeam J, Saarunya Clarke G, Clarke A and Peay K (2023) Underground Heroes: Plants and Microbes Partner to Shape Our World. Front. Young Minds. 11:874363. doi: 10.3389/frym.2023.874363
Fitzpatrick, Connor R., et al. "The plant microbiome: from ecology to reductionism and beyond." Annual review of microbiology 74 (2020): 81-100.
Trivedi, Pankaj, et al. "Plant–microbiome interactions: from community assembly to plant health." Nature reviews microbiology 18.11 (2020): 607-621.
kidsточкаfrontiersinточкаorg/articles/10.3389/frym.2023.874363
#Биология@inbioreactor
#Микробиология@inbioreactor
#Мемы@inbioreactor
#Заметка@inbioreactor
Текст: #Дикарева@inbioreactor
Редактура:#Лазукина@inbioreactor, #li_za_ve@inbioreactor
#Наука #научпоп
Подробнее https://bioreactor-blog.livejournal.com/8837.htm...