Корневая гниль — одно из наиболее распространенных заболеваний пшеницы. По текущим оценкам Национальной компании снабжения Бразилии (CONAB), из-за снижения рентабельности и сокращения посевных площадей урожай пшеницы в стране прогнозируется на уровне 5,85 миллиона метрических тонн, что вынуждает страну наращивать импорт зерна. При этом пшеница остается стратегической глобальной культурой: согласно актуальным сводкам Международного совета по зерну (IGC), мировой сбор в текущем цикле ожидается на уровне 817 миллионов метрических тонн.
Исследователи из EMBRAPA Environment (Бразильская корпорация сельскохозяйственных исследований) совместно с учеными из Университета Сан-Паулу (USP), включая институты CENA и ESALQ, опубликовали в журнале npj Biofilms and Microbiomes научную работу, в которой описывают роль трех бактерий в подавлении почвенного патогена пшеницы, вызывающего корневую гниль.
Поражения корней, вызванные B. sorokiniana: слева направо — растения без симптомов и с легкими, умеренными и тяжелыми поражениями. Автор фото: Caroline Sayuri Nishikata/EMBRAPA.
«Мы отобрали три бактерии из группы, выделенной нами в предыдущем исследовании, которые показали наибольший потенциал для улучшения роста растений и оказания антагонистического действия против патогена. Когда мы выращивали пшеницу в почве, содержащей эти бактерии и патоген, гриб Bipolaris sorokiniana, мы наблюдали 60-процентное снижение симптомов заболевания по сравнению с вариантами, когда в почве содержался только патоген», — говорит Каролина Саюри Нишисака, проводившая исследование в рамках своей докторской диссертации под руководством Родриго Мендеса.
Упомянутое «предыдущее исследование» — это этап, на котором ученые проанализировали микробиом 21 сорта древней пшеницы (из Турции и Ирана) и 11 современных сортов. Они обнаружили, что у староместной пшеницы связь с защитными бактериями развита гораздо сильнее.
В исследовании также принимали участие исследователи из Центра ядерной энергетики в сельском хозяйстве (CENA) и Высшей сельскохозяйственной школы имени Луиса де Кейроса (ESALQ). Оба института расположены на кампусе «Луис де Кейрос» в городе Пирасикаба (штат Сан-Паулу) и являются частью Университета Сан-Паулу (USP), ведущего вуза Бразилии.
«Пожалуй, наиболее интересным аспектом этого исследования является то, что мы наблюдали не полное уничтожение патогена, а скорее то, как присутствие этих бактерий защищает растение от него. Гриб оставался в почве как больных, так и здоровых растений в одинаковых количествах. Изменился лишь результат взаимодействия. Растения, инокулированные бактериями, создали своего рода микробиологический щит, который предотвратил развитие заболевания под воздействием грибка», — резюмирует Родриго Мендес, исследователь из EMBRAPA Environment и координатор проекта.
Мендес сравнивает действие микробиома, совокупности микроорганизмов и продуктов их жизнедеятельности, с действием иммунной системы человека. Иммунная система уничтожает патогены, когда организм здоров, но становится уязвимой в таких ситуациях, как аутоиммунные заболевания и лечение, подавляющее иммунную функцию.
«Присутствие этих полезных бактерий реорганизовало микробиом таким образом, что распространение условно-патогенных грибов было взято под контроль», — объясняет он.
Исследователи отобрали три наиболее перспективных вида бактерий: Streptomyces virginiae, Paenibacillus ottowii и Pseudomonas inefficax. Несмотря на свое название, последний вид оказался наиболее эффективным в борьбе с патогеном. Слово inefficax переводится с латыни как «неэффективный». В исследовании отдельно подчеркивается этот ироничный факт: несмотря на свое название, данный штамм оказался самым сильным антагонистом гриба.
Штамм P. inefficax показал наилучшие результаты в почвенном микробиоме, значительно увеличив биомассу корней. Наряду с S. virginiae, он продемонстрировал наибольшее количество генов, стимулирующих рост, с точки зрения видового богатства и разнообразия.
Кроме того, обработка любой из этих двух бактерий увеличивала количество биосинтетических генных кластеров, которые производят потенциально полезные для растений соединения. P. inefficax также восстанавливала функции микробиома, связанные с защитой растений.
«Мы обнаружили, что бактерия действует не напрямую на патоген, а скорее как экологический инженер, изменяя экологию системы для усиления защитных механизмов растения. Это представляет собой шаг вперед по сравнению с существовавшими до сих пор знаниями», — говорит Нишисака, которая в настоящее время проводит постдокторские исследования.
В другом исследовании, опубликованном в конце 2025 года, группа показала, что низкое разнообразие почвенного микробиома увеличивает тяжесть инфекции B. sorokiniana и что P. inefficax может подавлять патоген.
В настоящее время исследователи стремятся понять, какие метаболиты, вырабатываемые растениями, поддерживают полезные бактерии, и пытаются предсказать метаболические пути, активируемые в этом взаимодействии. Результаты могут способствовать разработке новых инокулянтов для защиты пшеницы от корневой гнили.
Источник: Agência FAPESP (Исследовательский фонд штата Сан-Паулу). Автор: Андре Жюльяо.
На заглавном фото: исследование антагонизма in vitro трех штаммов бактерий: Streptomyces virginiae штамма CMAA1738 (Sv), Paenibacillus ottowii штамма CMAA1739 (Po) и Pseudomonas inefficax штамма CMAA1741 (Pi) против Bipolaris sorokiniana, а также контрольного образца (только B. sorokiniana), проведенное через 7 дней. Зоны ингибирования вокруг бактериальных колоний подчеркивают их антагонистический потенциал против патогена. Источник: npj Biofilms and Microbiomes (2026). DOI: 10.1038/s41522-026-01021-8
