Китайская группа исследователей раскрыла молекулярные механизмы работы нового штамма полезного гриба Trichoderma harzianum M2. Этот микроскопический эндофит не просто уничтожает опасную фузариозную корневую гниль в лабораторных условиях, но перестраивает анатомию корней пшеницы. Проникая в глубокие ткани растения, биоагент запускает каскад иммунных реакций и одновременно обучает культуру эффективно добывать труднодоступный фосфор из почвы, что открывает путь к биологизации на зерновых полях.
Фузариозная корневая гниль, вызываемая патогеном Fusarium pseudograminearum и др., остается одной из главных угроз для мирового производства зерна. Ситуация усугубляется хроническим дефицитом доступного фосфора в почве, из-за чего аграрии вынуждены вносить избыточные дозы фосфатных минеральных удобрений, что дорого и может нести риски для окружающей среды.
В поисках альтернативы китайские ученые обратили внимание на природные механизмы взаимопомощи растений и микроорганизмов.
Новое исследование детально охарактеризовало штамм M2, который продемонстрировал отличные результаты биоконтроля. В лабораторных тестах этот полезный гриб заблокировал рост смертоносного фузариума на рекордные 91.24%. Столь высокая агрессивность к патогену подтвердилась и в реальных условиях: применение суспензии спор в концентрации 100 000 колониеобразующих единиц на миллилитр позволило снизить индекс заболеваемости пшеницы в полевых условиях с критических 82% до 28%. При этом общая эффективность биологического контроля в теплицах вплотную приблизилась к абсолютному показателю, составив 90.12%.
Чтобы понять, как именно микроскопический союзник творит эти чудеса, исследователи применили методы высокоточного РНК-секвенирования и конфокальной микроскопии.
Выяснилось, что Trichoderma harzianum M2 ведет себя как благородный шпион. Гриб проникает сквозь барьеры эпидермиса корня пшеницы, оплетает клетки и формирует на них устойчивые защитные биопленки. Более того, он способен стабильно колонизировать ткани ксилемы — сосудистой системы растения, по которой движутся соки. Такая глубокая эндофитная интеграция не вредит пшенице, а наоборот, переводит ее иммунную систему в режим максимальной боевой готовности. За счет многогормональных регуляторных путей гриб запускает так называемую индуцированную системную устойчивость. Растение начинает активно синтезировать собственные защитные белки и ферменты, перекрывая фузариуму пути к заражению.
Параллельно под влиянием штамма M2 происходит перестройка подземной архитектуры пшеницы. Получая сигналы от мицелия, корень начинает активно ветвиться, увеличивая площадь всасывания и наращивая общую биомассу проростков. Эта модификация отражается на питании: перестроенная корневая система начинает с удвоенной силой извлекать из почвенного раствора прочно связанные ионы фосфора, которые раньше были недоступны для растения. В результате пшеница не просто выживает в окружении патогенов, но и демонстрирует ростовой скачок, накапливая фосфор в своих тканях.
Открытие этого комплексного механизма делает штамм M2 одним из самых перспективных кандидатов для создания коммерческих биопрепаратов нового поколения, способных защитить и напитать главную хлебную культуру планеты без экологических рисков.