Одомашнивание растений влияет на их микробиом — исследование
Новое исследование, проведенное Оксфордским университетом, показывает, что одомашнивание сельскохозяйственных культур человеком может изменить сообщества микроорганизмов, связанных с растениями. Интересно, что независимые события одомашнивания оказали схожее влияние на микробиом растений. Результаты были опубликованы в журнале Current Biology.
Ведущий исследователь доктор Риккардо Солдан (факультет биологии Оксфордского университета) сказал:
«Наше исследование предоставляет доказательства того, что независимо от того, где и как произошло одомашнивание, одомашненные растения имеют микробные сообщества, которые отличают их от диких собратьев.
«Эти знания важны, потому что, если мы будем знать, что определенные виды одомашненных культур постоянно ассоциируются с определенными микробами, однажды мы сможем сконструировать эти сообщества, чтобы оказывать положительное воздействие на растение-хозяин».
Поскольку микроорганизмы могут оказывать многочисленные полезные эффекты на растения-хозяева, такие как усиление роста, устойчивость к стрессу, а также устойчивость к засухе или болезням, эти результаты могут в конечном итоге помочь в разработке основанных на микробах подходов к повышению урожайности сельскохозяйственных культур и продовольственной безопасности.
Например, предыдущая работа исследовательской группы предполагает, что одомашнивание могло снизить способность сельскохозяйственных растений рекрутировать микроорганизмы, повышающие устойчивость к болезням.
В новом исследовании ученые проанализировали микробные сообщества, связанные с двумя видами сельскохозяйственных культур, которые, как известно, неоднократно независимо одомашнивались в Мезоамерике и Южной Америке: Phaseolus vulgaris (фасоль обыкновенная) и Phaseolus lunatus (фасоль лимская). Это означало, что у них была серия повторов события, длившегося тысячи лет.
Поскольку исследователи хотели понять, связаны ли какие-либо изменения в микробиоме с характеристиками растений, которые подвергались селекции людьми во время одомашнивания, они сосредоточились на микробах, связанных с семенами.
У семенных культур, таких как фасоль, семена претерпели значительные изменения в ходе одомашнивания. Например, семена одомашненной фасоли значительно крупнее своих диких родственников и имеют различное содержание минералов (что связано с улучшенным качеством семян и кулинарными свойствами).
Используя статистические подходы и методы машинного обучения, исследователи обнаружили существенные различия в составе микробных сообществ, связанных с фасолью диких и домашних растений.
Более того, эти изменения в численности и составе микробиома коррелировали с изменениями содержания минералов в семенах в ходе многочисленных событий одомашнивания. В частности, пониженные концентрации кальция в одомашненных семенах P. vulgaris, которые, возможно, были отобраны в результате селекции для улучшения кулинарных свойств, показали заметную корреляцию с изменениями в составе микробиома.
Главный исследователь, профессор Гейл Престон (факультет биологии Оксфордского университета) прокомментировал: «Наши результаты доказывают, что сходство в микробных сообществах независимо одомашненных растений может быть частично объяснено тем фактом, что одомашненные растения имеют близко совпадающие характеристики растений.
«В этом случае независимые процессы одомашнивания, отбирающие более крупные и лучшие семена в двух разных регионах Америки, одинаково формировали микробиом семян. Понимание факторов, которые формируют микробные сообщества в диких и одомашненных растениях, может открыть захватывающие возможности для изменения состава. микробиомов одомашненных сельскохозяйственных культур для повышения устойчивости и продуктивности».
В будущей работе исследовательская группа намерена изучить влияние одомашнивания на другие свойства растений и на более широкий спектр видов сельскохозяйственных культур . Ключевой вопрос заключается в том, есть ли у диких видов полезные черты, которые способствуют привлечению разнообразного и полезного для здоровья микробиома, который можно было бы вновь ввести в одомашненные культуры.
Источник: Оксфордский университет
