Исследования доказывают важность микробов для выживания и роста растений
Ученые обнаружили, что у растений есть «запечатывающий» механизм, поддерживаемый микробами в корне, которые жизненно важны для получения питательных веществ для выживания и роста.
Ученые-растениеводы из Future Food Beacon в Университете Ноттингема продемонстрировали, что механизм, контролирующий герметизацию корня у модельного растения Arabidopsis thaliana, влияет на состав микробных сообществ, населяющих корень, и, в свою очередь, микробы поддерживают функцию этого механизма. Эта координация между растениями и микробами играет важную роль в контроле содержания минеральных веществ в растении. Исследование было опубликовано онлайн в журнале Science.
Габриэль Кастрилло из Future Food Beacon и ведущий автор исследования сказал:
«Известно, что у млекопитающих специальные диффузионные барьеры в кишечнике координируются с местной микробиотой, чтобы контролировать поток питательных веществ. Аналогичные механизмы регуляции диффузии питательных веществ существуют и в корнях растений, вклад микробов в их функцию до сих пор был неизвестен.
Это исследование впервые показало координацию между диффузионными барьерами корня и микробами, колонизирующими корень. В сочетании они контролируют усвоение растениями минеральных питательных веществ, что имеет решающее значение для правильного роста и воспроизводства. Понимание этого может привести к развитию растений, более приспособленных к экстремальным абиотическим условиям, с повышенной способностью связывать углерод из атмосферы. В качестве альтернативы могут быть созданы растения с высоким содержанием необходимых минеральных питательных веществ и способностью исключать токсичные элементы».
Все живые организмы имеют развитые структуры для поддержания стабильного состояния минеральных питательных веществ. В корнях растений и кишечнике животных эти структуры содержат специализированные клеточные слои, которые действуют как стражи ворот, контролируя перенос воды и жизненно важных питательных веществ.
Для выполнения этой функции очень важно, чтобы клетки, образующие эти слои, были соединены вместе. Эти пломбы должны сохранять целостность в присутствии местных микробных сообществ. Известно, что у животных микробы, населяющие кишечник, влияют на уплотнение кишечника, а в некоторых случаях это может вызывать заболевания.
В корнях были обнаружены два основных механизма герметизации: полоски каспарина, которые скрепляют клетки вместе, и отложения суберина, влияющие на транспортировку через плазматическую мембрану клетки. Это исследование показывает, как эти механизмы запечатывания в многоклеточных организмах включают микробную функцию для регулирования баланса минеральных питательных веществ.
Продовольственная безопасность представляет собой актуальную глобальную проблему. Производство сельскохозяйственных культур должно удвоиться к 2050 году, чтобы идти в ногу с ростом мирового населения. Эта задача является еще более сложной, учитывая влияние изменения климата на доступность воды и стремление сократить количество удобрений, чтобы сельское хозяйство стало более экологически устойчивым. В обоих случаях создание сельскохозяйственных культур с улучшенной эффективностью поглощения воды и питательных веществ могло бы обеспечить решение, и это.
Это открытие может привести к разработке новых микробных подходов к контролю за диффузией питательных веществ и воды, предоставив новые возможности для создания более устойчивых культур, новые стратегии кормления и возможные способы использования углекислого газа за счет связывания углерода.
Источник: Ноттингемский университет
