Китай обладает богатыми генетическими ресурсами для выращивания чайных растений. Но, как объясняют исследователи, улучшение качества чая с помощью методов молекулярно-генетической селекции является сложной задачей. Существует интерес к поиску других способов модификации и улучшения качества чая, возможно, включая использование микробных агентов. Более ранние исследования показали, что почвенные микробы, живущие в корнях растений, влияют на то, как питательные вещества поглощаются и используются растениями. В новом исследовании команда китайских ученых хотела узнать больше о том, как именно корневые микробы влияют на качество чая.
«С помощью микробиомики в корнях чайных растений различного качества были выявлены значительные различия в микробных сообществах, особенно в микроорганизмах, связанных с азотистым метаболизмом, - рассказывает Тонгда Сюй из Фуцзяньского университета сельского и лесного хозяйства в провинции Фуцзянь, Китай. - Важно отметить, что благодаря выделению и сборке синтетического микробного сообщества из корней высококачественного чайного растения нам удалось заметно повысить содержание аминокислот в различных сортах чайного растения, что привело к улучшению качества чая».
Исследователи обнаружили, что микробы в корнях чая влияют на поглощение аммиака, что, в свою очередь, влияет на выработку теанина, который является ключевым фактором, определяющим вкус чая. Они также увидели различия в микробах, колонизирующих разные сорта.
Сравнивая сорта чая с разным количеством теанина, ученые выявили набор микробов, которые выглядели многообещающими для изменения азотистого метаболизма и повышения уровня теанина.
Затем они создали синтетическое микробное сообщество, получившее название SynCom, которое очень похоже на то, которое было обнаружено в связи с сортом чая с высоким содержанием теанина под названием «Руги». Когда они применили SynCom к корням другого чайного растения, при том уровень теанина возрос.
Микробы также позволили модельному арабидопсису Arabidopsis thaliana лучше переносить условия с низким содержанием азота.
«Первоначально ожидалось, что синтетическое микробное сообщество, полученное из корней высококачественного чайного растения, должно было улучшить качество низкокачественного чайного растения, — говорит соавтор исследования Вэньсинь Тан. - Однако, к нашему удивлению, мы обнаружили, что синтетическое микробное сообщество не только повышает качество низкокачественных чайных растений, но и оказывает значительный стимулирующий эффект на некоторые высококачественные сорта чая».
Результаты показывают, что синтетически созданные микробные сообщества могут улучшить чай, особенно при выращивании в почвенных условиях с дефицитом азота. Поскольку чайным растениям требуется много азота, это открытие может помочь сократить использование химических удобрений, одновременно повышая качество урожая.
Результаты могут иметь важные последствия для сельскохозяйственных культур в более широком смысле.
«Основываясь на наших текущих экспериментальных результатах, включение микробного сообщества SynCom21 не только улучшило усвоение аммонийного азота в различных сортах чая, но также увеличило поглощение аммонийного азота Arabidopsis thaliana, — говорит Сюй. - Это говорит о том, что функция SynCom21, способствующая поглощению аммонийного азота, может быть применима к различным растениям, включая другие сельскохозяйственные культуры».
Например, говорят исследователи, это может позволить выращивать рис с улучшенными качествами, включая большее содержание белка. Теперь они планируют продолжить оптимизацию SynCom и оценить его использование в полевых испытаниях, а также узнать больше о том, как корневые микробы влияют на другие вторичные метаболиты чайных растений.
Источник: Cell Press.
Заглавное фото: Медведева Анна, AgroXXI.ru.
