В ходе исследования почва, собранная в девяти различных местах Великобритании, использовалась для выращивания шести основных сельскохозяйственных культур (пшеница, ячмень, овес, конские бобы, рапс и сахарная свекла). Исследователи обнаружили, что, хотя местная почвенная среда определяла виды присутствующих бактерий, виды культур определяли полезные микробные функции этих бактерий. Полученные результаты имеют важное значение для разработки микробных инокулянтов и стратегий селекции с использованием микробиома для устойчивого сельского хозяйства.
Исследовательская группа из Rothamsted Research, CABI, Центра Джона Иннеса, Института Джеймса Хаттона и Шотландского сельскохозяйственного колледжа использовала британский криобанк микробиома сельскохозяйственных культур (UKCMCB), первый в мире открытый ресурс микробиома сельскохозяйственных культур и почвы, для характеристики более чем 24 000 бактериальных культур и 315 библиотек почвенного микробиома.
«Что действительно бросилось в глаза, так это то, что почвенная среда определяет, какие бактерии присутствуют, но культура выбирает бактерии, исходя из того, какие полезные функции они выполняют. Это говорит нам о том, что растения активно выбирают микробы за их функциональные свойства — например, для улучшения усвоения питательных веществ или повышения устойчивости к стрессу — используя местные бактерии для предоставления этих услуг», — сказал ведущий автор исследования доктор Родриго Такетани из исследовательского центра Ротамстед.
Разные культуры, похоже, «выбирали» микробы с разными свойствами:
Ризосфера сахарной свеклы и рапса привлекала микроорганизмы, помогающие растениям выживать в засушливых условиях, вероятно, потому что их крупные стержневые корни создают более сухую корневую среду.Ячмень привлекал микроорганизмы, которые помогают высвобождать цинк из почвы, необходимый растениям для роста.В ризосфере бобов фава (конские бобы) наблюдалось меньшее количество микроорганизмов, способных разлагать органические источники азота в почве, возможно, потому что партнерство бобовых и ризобий уже обеспечивает достаточное поступление азота.«Эти функциональные различия между культурами удивительно устойчивы на самых разных почвах и в разных местах.Тот факт, что мы наблюдаем одни и те же специфические для каждой культуры закономерности независимо от того, откуда взята почва — из Шотландии или Хартфордшира, — говорит нам о том, что это подлинный биологический отбор, обусловленный самим растением, а не особенность какого-либо конкретного типа почвы», — сказал соавтор Иэн Кларк из исследовательского центра Ротамстед.
«Из-за высокого микробного разнообразия и конкуренции в почве универсальный подход к микробной инокуляции вряд ли будет оптимальным.Более эффективным долгосрочным подходом может быть выведение сортов сельскохозяйственных культур, которые лучше отбирают полезные местные почвенные микроорганизмы, вместо того чтобы полагаться на интродуцированные штаммы, которые часто не приживаются», — сказал ведущий автор исследования доктор Тим Маухлайн из исследовательского центра Ротамстед.
Источник: Rothamsted Research.