Одомашненные растения игнорируют полезные почвенные микробы

11.03.2020 9 123
Одомашненные растения игнорируют полезные почвенные микробы

В то время как одомашнивание растений привело к увеличению урожая, этот процесс часто оказывал негативное влияние на микробиомы растений, делая одомашненные растения более зависимыми от удобрений и других почвенных изменений, чем их дикие сородичи.

Стремясь сделать посевы более продуктивными и устойчивыми, исследователи рекомендуют реинтродукцию генов диких сородичей товарных культур, которые восстанавливают способность одомашненных растений взаимодействовать с полезными почвенными микробами.

Тысячи лет назад люди собирали небольшие дикие растения в пищу. В конце концов, они селективно выращивали самые крупные из них, пока не появились пухлые зерновые, бобовые и фрукты, которые мы знаем сегодня. Но в результате тысячелетнего ухода человека многие культивируемые растения потеряли способность взаимодействовать с почвенными микробами, обеспечивающими необходимые питательные вещества. Это сделало некоторые одомашненные растения более зависимыми от удобрений, одного из крупнейших в мире источников загрязнения азотом и фосфором, а также от продукта, для производства которого потребляется ископаемое топливо.

«Я был удивлен, насколько скрытны эти изменения», — сказал Джоэл Сакс, профессор биологии в Университета Калифорнии —  Riverside и старший автор статьи, опубликованной сегодня в журнале Trends in Ecology and Evolution . «Мы настолько сосредоточились на особенностях почвы, что смогли массивно переделать растения, игнорируя при этом набор других характеристик, и непреднамеренно вывели растения с деградировавшей способностью извлекать выгоду из микробов».

Бактерии и грибы образуют тесные связи с корнями растений, что может значительно улучшить рост растений. Эти микробы помогают разрушать элементы почвы, такие как фосфор и азот, которые растения поглощают через свои корни. Микробы также получают ресурсы от растений во взаимовыгодных или симбиотических отношениях. Когда удобрения или другие почвенные изменения делают питательные вещества свободно доступными, растения меньше нуждаются во взаимодействии с микробами.

Сакс и первый соавтор Стефани Портер из Университета штата Вашингтон, Ванкувер, проанализировали 120 исследований микробного симбиоза в растениях и пришли к выводу, что многие типы одомашненных растений демонстрируют деградировавшую способность формировать симбиотические сообщества с почвенными микробами.

«Послание нашей работы заключается в том, что одомашнивание имеет скрытые издержки», — сказал Сакс. «Когда растения отбираются по небольшому количеству признаков, таких как создание большого семени или более быстрый рост, вы можете потерять много важных признаков, связанных с микробами». Эта эволюционная потеря превратилась в потерю и для окружающей среды.

Избыток азота и фосфора из удобрений может вымываться из полей в водные пути, что приводит к чрезмерному росту водорослей, низкому уровню кислорода и мертвым зонам. Оксид азота из удобрений попадает в атмосферу и способствуя загрязнению воздуха. Ископаемые виды топлива также потребляются для производства удобрений.

Некоторые компании начали продавать азотфиксирующие бактерии в качестве добавок к почве, чтобы сделать сельское хозяйство более устойчивым, но Сакс сказал, что эти добавки не работают, потому что некоторые одомашненные растения больше не могут получать эти полезные микробы из почвы сами.

«Если мы собираемся решить эти проблемы, нам нужно выяснить, какие черты были потеряны у одомашненных растений, и какие полезные черты были сохранены у их дикорастущих родственниов», — сказал Сакс. «И после разводить дикие и одомашненных виды определенных растений вместе, чтобы восстановить эти черты».

Источник: Холли Обер, Университет Калифорнии – Риверсайд; фото: pixsabay.com

 

Поделиться:

Похожие статьи