Научный взгляд: как растения взаимодействуют с бактериями

Азотфиксирующие бактерии обладают способностью к биологической азотфиксации, то есть связыванию азота атмосферы и переводу его в азотсодержащие соединения.

В ходе междисциплинарного исследования ученые Университета Орхуса обнаружили, что симбиотические азотфиксирующие бактерии могут обеспечивать доминирование среди почвенных микроорганизмов благодаря своей коммуникации с бобовым растением-хозяином, основанной на специальных сигналах.

Исследование показало, когда бобовым нужен азот, они выделяют в почву из корней особые молекулы, распознаваемые симбиотическими бактериями, для производства другой молекулы, Nod-фактора, который в свою очередь распознается бобовым растением. Когда взаимная коммуникация установлена, растение изменяет группу секретируемых корнями молекул и таким образом влияет на почву и микробиом, находящийся в непосредственной близости от их корней.

В исследовании было установлено, что сообщества бактерий вокруг корней и в окружающей почве различаются в зависимости от азотного статуса растения, при этом сигнальный обмен между бобовым растением и его симбионтом играет важную роль в формировании профиля секретируемых корнями молекул, влияя на симбиотический корневой микробиом.

Полученные данные дают представление о сложном взаимодействии между азотным питанием, сигнализацией Nod-фактора и сборкой корневого микробиома. Это шаг к пониманию того, как общение между растениями и почвенными бактериями может привести к формированию специфических полезных ассоциаций, обеспечивающих растения питательными веществами.

Результаты исследования подчеркивают важность симбиоза и азотного питания в формировании взаимодействия между растениями и бактериями, что может найти применение в сельском хозяйстве для устойчивого роста растений.

В научных подразделениях Всероссийского центра карантина растений (ФГБУ «ВНИИКР» Россельхознадзора) проводят исследования по поиску и оценке различных микроорганизмов в качестве агентов биологической борьбы. Ряд грибов и бактерий оказывают негативное воздействие на рост и развитие карантинных вредных организмов, главным образом бактериальной природы. Разработанные на их основе биопрепараты планируется использовать для подавления опасных патогенов.

Источник: Ke Tao et al, Nitrogen and Nod factor signaling determine Lotus japonicus root exudate composition and bacterial assembly, Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-47752-0