Ученые нашли способ сократить применение пестицидов за счет «хороших» бактерий

Растения являются местом обитания огромного количества бактерий, грибов, вирусов и других микроорганизмов, которые живут в их корнях, стеблях и листьях. В течение последнего десятилетия ученые интенсивно изучают микробиомы растений, чтобы понять, как они влияют на здоровье растения и его уязвимость к болезням.

Исследования были проведены на культуре риса. Ученые установили, что один конкретный ген, обнаруженный в кластере биосинтеза лигнина в растении риса, участвует в формировании его микробиома. Лигнин — сложный полимер, содержащийся в клеточных стенках растений: биомасса некоторых видов растений состоит из лигнина более чем на 30%.

Было отмечено, что при деактивации этого гена уменьшалась популяция некоторых полезных бактерий, что подтверждает его важность для формирования микробиома. Исследователи проделали обратную работу: сверхэкспрессировали ген, чтобы он производил больше одного конкретного типа метаболитов, и это увеличило долю полезных бактерий в микробиоме растения.

Когда опытные растения подверглись воздействию Xanthomonas oryzae — бактерией, вызывающей поражение риса, они оказались значительно более устойчивыми, чем рис дикого типа.

Бактерия X. oryzae распространена в странах Азии и может привести к значительной потере урожая риса. Для борьбы часто используют пестициды, загрязняющие окружающую среду, поэтому создание культуры с защитным микробиомом может способствовать укреплению продовольственной безопасности и защите окружающей среды.

Результаты исследований могут быть применены к другим растениям и откроют возможности для улучшения их микробиома. Например, микроорганизмы, увеличивающие поступление питательных веществ в растения, могут снизить потребность в синтетических удобрениях.

В научных подразделениях Всероссийского центра карантина растений (ФГБУ «ВНИИКР» Россельхознадзора) проводят изучение бактериальных и вирусных болезней риса и разработку методов их диагностики. Разработанные в рамках научных исследований методические рекомендации по выявлению и идентификации возбудителей болезней используют при карантинных фитосанитарных исследованиях аккредитованные лаборатории Россельхознадзора.

Источник: Pin Su et al, Microbiome homeostasis on rice leaves is regulated by a precursor molecule of lignin biosynthesis, Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-023-44335-3