Это выяснили британские исследователи из Rothamsted Research, предложив проводить трансплантацию микробиомов современным сортам.
Современные сорта пшеницы, выращенные с использованием неорганических удобрений, показывают заметно меньше полезных корневых бактерий по сравнению с их неудобренными аналогами. Напротив, у предковых сортов пшеницы не наблюдается такого снижения, независимо от того, удобрялись они или нет. Это говорит о том, что современные сорта были выведены с расчетом на то, чтобы полагаться на питательные вещества для поддержания урожайности, практика, которая ухудшает здоровье почвы. Исследование подчеркивает потенциал использования полезных микробов и генетики растений для перехода к системам земледелия с меньшими затратами, сообщает Rothamsted Research в релизе.
Современные пшеницы имеют сложные геномы с четырьмя (тетраплоидными) или шестью (гексаплоидными) наборами хромосом из-за обширного скрещивания и интербридинга. Однако предковые сорта имеют более простые геномы с двумя (диплоидными) наборами хромосом.
Исследовательская группа Rothamsted Research провела контролируемые эксперименты по сравнению стимулирующих рост корневых бактерий (ризобактерий, стимулирующих рост растений, или PGPR), связанных с диплоидной, тетраплоидной и гексаплоидной пшеницей, выращенной как на удобренной, так и на неудобренной почве, в результате чего было выделено более 14 000 бактериальных изолятов.
«Современные сорта пшеницы были выведены для процветания в системах с высоким уровнем внесения», — сказала доктор Тесса Рид, ведущий исследователь исследования. «Похоже, это значительно сократило количество полезных бактерий, живущих на их корневой системе или вокруг нее. Если мы собираемся перейти на системы с низким уровнем внесения, нам нужно будет выяснить, как увеличить численность полезных почвенных микробов, чтобы они обеспечивали питательные преимущества, которые в настоящее время обеспечиваются неорганическими удобрениями», отметила она.
Команда обнаружила, что внесение удобрений снизило обилие полезных ризобактерий в полиплоидных пшеницах на 45%, сделав их уровни не выше, чем в необработанной почве. Это снижение не наблюдалось в диплоидных диких пшеницах, предках современных сортов. Таксономический анализ показал, что это было в значительной степени обусловлено сокращением выбора полезных корневых бактерий в современных пшеницах, особенно из типа Bacteroidota.
«Микробиота предков сельскохозяйственных культур может стать способом повышения устойчивого производства продовольствия», — сказал доктор Тим Мохлин, руководитель группы. «Будущая работа может включать проведение трансплантации микробиома, в результате чего полезные корневые микробы, сокращенные путем одомашнивания, будут добавлены к современным сортам пшеницы. В качестве альтернативы, еще одной многообещающей стратегией является повторное введение ключевых генетических признаков в современную пшеницу от ее предков для усиления колонизации корней полезной почвенной микробиоты», заключил он.
Источник: Rothamsted Research.
Заглавное фото: Лукьянов Дмитрий, AgroXXI.ru.