Новый путь передачи сигналов от растений к микробам может обеспечить основу для переноса азотфиксации в злаки и тем самым уменьшить потребность в удобрениях
Команда британских ученых из Оксфорда и Кембриджа использовала методы синтетической биологии для разработки, а затем создания молекулярного диалога между растениями и бактериями, окружающими их корни, в зоне, называемой ризосферой.
Эта синтетическая сигнальная система может стать кардинально важным шагом к успешной разработке азотфиксирующего симбиоза в таких культурах, как пшеница и кукуруза.
Усиление корневой микробиоты имеет огромный потенциал для повышения урожайности сельскохозяйственных культур в почвах с низким содержанием питательных веществ и в целях сокращения использования химических удобрений.
Ведущий автор, доктор Барни Геддес, рассказал: «Растения влияют на микробиоту своей ризосферы, посылая химические сигналы, которые притягивают или подавляют определенные микробы.
Проектирование злаковых растений для выработки сигнала связи с бактериями, которые контролируют корневую систему, может потенциально позволить растениям воспользоваться преимуществами этих бактерий, включая фиксацию азота.
Для этого мы выбрали группу соединений, обычно вырабатываемых бактериями в клубеньках бобовых, называемых ризопинами. Сначала нам нужно было найти естественный путь биосинтеза для производства ризопина, а затем спроектировать синтетический путь, который легче переносить на растения. В итоге, у нас получилось передать синтетический сигнальный путь ряду растений, включая злаки, и спроектировать реакцию ризосферных бактерий на ризопин».
Ученые пояснили, что команда перевела гены синтеза ризопина в ячмень, чтобы оценить, могут ли они спроектировать синтез ризопина в злаках.
Ключевым преимуществом этого синтетического сигнального пути является то, что выигрывает только конкретная культура, спроектированная для «пользования» сигналом.
Это означает, что сорняки, которые в настоящее время получают столько же выгод, сколько и целевая культура от применения химических удобрений, не преимуществ в системе улучшенной коммуникации растений и микробов, поскольку они не имеют эту новую сигнальную молекулу для связи с бактериями.
В дальнейшем ученые выяснят, как растения могут контролировать ключевые процессы в корневых бактериях, такие как фиксация азота, солюбилизация фосфатов и стимулирование развития корневой системы.
Новое открытие приподнимает завесу тайны над таинственным миром бактериального микробиома и его разнообразного метаболизма для контроля растений и, в частности, злаков.
(Источник: www.farminguk.com).