Исследователи разрабатывают антагонистические синтетические консорциумы для целенаправленного подавления фузариоза в монокультурных режимах выращивания сельхозкультур.
В новом исследовании, опубликованном в журнале Horticulture Research, группа исследователей из Института субтропического сельского хозяйства Китайской академии наук продемонстрировала, что разработанные синтетические микробные сообщества (SynComs) могут значительно ускорить рост сельскохозяйственных культур и сдержать болезни, передающиеся через почву, что открывает перспективную стратегию биологического контроля.
В этом исследовании использовался целостный подход, объединяющий полевой отбор проб, микробное профилирование и функциональную проверку, для изучения динамики микробиомов съедобных лилий при непрерывном возделывании культур и разработки целевых SynComs против Fusarium oxysporum, передающегося через почву.
Эндофиты растений, живущие в симбиотическом состоянии внутри растительных тканей, играют важнейшую роль в здоровье хозяина, усвоении питательных веществ и устойчивости к болезням. Использование этих микроорганизмов представляет собой устойчивую альтернативу химическим пестицидам. Однако отбор эффективных штаммов из сложных природных микробиомов и их сборка в стабильные, функциональные синкомы (SynComs) остаётся серьёзной проблемой.
Интегрируя методы полевого отбора проб, секвенирования микробиома и функционального анализа, исследователи проанализировали эндофитную микробиоту съедобных лилий в условиях длительной монокультуры. Они обнаружили, что непрерывное выращивание культур обогащает как почвенный патоген Fusarium oxysporum, так и полезные бактерии, такие как Pseudomonas и Bacillus, формируя сеть, находящуюся в состоянии «антагонистического равновесия». Burkholderiaceae и Pseudomonas были определены как ключевые таксоны, поддерживающие этот микробный баланс.
Примечательно, что около 50% эндофитных бактерий имели почвенное происхождение, тогда как среди грибов таких было менее 10%, что свидетельствует о сильном отборе хозяев среди представителей грибов. Исследователи выделили из луковиц лилий основные антагонистические штаммы, включая Rhizobium, Methylobacterium и гриб Talaromyces, и сконструировали несколько SynComs.
В ходе испытаний многоштаммовые консорциумы превзошли отдельные изоляты как в стимуляции роста растений, так и в подавлении патогенов. Важно отметить, что SynComs, содержащие грибы, оказались эффективнее, чем те, что состояли исключительно из бактерий.
«Наша работа показывает, как монокультура влияет на микробиом растений, и представляет новую стратегию создания целевых SynComs для борьбы с фузариозным увяданием», — сказал профессор Чжу Баоли, один из авторов исследования.
Рационально сформированные микробные сообщества не только подавляют патогены, но и стимулируют рост растений, предлагая устойчивые решения проблем, связанных с пересадкой, и сокращая чрезмерное использование пестицидов. Эти результаты связывают экологию микроорганизмов с сельскохозяйственной практикой, что имеет широкое значение для зелёного сельского хозяйства и управления здоровьем почв.
Источник: Chinese Academy of Sciences. Автор: Чжан Наньнань.