Микробиом ризосферы может системно формировать корневую экссудацию и контролировать ее

Корни - органы растений, которые обычно поглощают воду и минералы из почвы. Менее известно, что корни также выделяют метаболиты, так называемые корневые экссудаты, которые влияют на свойства почвы непосредственно вокруг корня. Этот тонкий слой почвы называется ризосферой и является домом для богатого микробного разнообразия. корневая микробиота. Вырабатывая определенные экссудаты, растения общаются и управляют микробной жизнью в своей ризосфере для собственной выгоды. Теперь, исследователи обнаружили, что это не односторонний процесс. Исследуя растения томатов, они обнаружили, что микробиота также может системно формировать корневую экссудацию и контролировать ее.

Думая об экологических горячих точках, корни и окружающая их земля могут не сразу прийти в голову. Тем не мение, именно этот регион, ризосфера, считается одной из самых сложных экосистем на Земле. Здесь обитает разнообразное микробиотическое сообщество, включая многочисленные бактерии, грибы и археи, процветает в среде, богатой биохимическими соединениями, которые выделяются корнями растений в центре ризосферы.

Растения управляют микробиотой ризосферы и формируют физические и химические свойства почвы через свои корневые экссудаты. В то же время, хорошо известно, что корни чувствуют изменения в ризосфере и запускают системные реакции для защиты от патогенов или адаптации к изменениям в доступности питательных веществ. Тем не менее, остается много открытых вопросов относительно динамики и влияния микробиоты на сам корень, и было непонятно как, или вообще, Микробиота ризосферы влияет на корневую экссудацию. Международная исследовательская группа под руководством доктора Элизы Коренблюм, ученый из Института науки Вейцмана в Израиле в сотрудничестве с доктором Еджеем Шимански из Института Лейбница IPK в Гатерслебене, недавно занялся этим вопросом, исследуя корни томатов.

Доктор Коренблюм и ее команда провели и проанализировали ряд экспериментов с разделенным корнем, где половина корней каждого растения подвергалась воздействию почвы, богатой микробиомами, а другая половина была выращена в стерильных и биохимических условиях окружающей среды. Это позволило им изучить влияние различных микробных сообществ на локальную корневую систему, а также системные изменения в удаленных корнях в ожидании появления новых микроорганизмов. Д-р Шимански, руководитель группы сетевого анализа и моделирования, проследили сложную сеть биохимических сигналов и сигналов экспрессии генов, контролирующих эту связь между микробиомом и корнем и их распространение от места происхождения к отдаленным корням. Таким образом, они обнаружили, что микробиом ризосферы томатов может напрямую влиять на химический состав корней и корневых экссудатов через системный механизм передачи сигналов от корня к корню. Например, бактерии рода Bacillus используют этот процесс, которую ученые назвали системно индуцированной корневой экссудацией метаболитов (SIREM), вызвать секрецию ацилсахаров во всей корневой системе.

Открытие SIREM - это первый шаг к распутыванию регуляторной сети, охватывающей сложные взаимоотношения корней растений и микробов. Вероятно, что процесс SIREM является ключевой особенностью взаимодействия корней и микробиоты в ризосфере, и что перепрограммированная микробиомом системная экссудация корней способствует кондиционированию почвы. Точная степень регулирующей роли и частота встречаемости SIREM еще предстоит определить.

• Метформин может помочь при повышенной кишечной проницаемости
• Техника геномного секвенирования помогает понять микробиоту кишечника по одной клетке за раз