Микробиом – это уникальная популяция микроорганизмов, которая существует внутри и на поверхности всех живых организмов нашей планеты, будь то растения или животные. В рамках нового исследования учёные научились изменять состав микробиома риса при помощи генетических инструментов, делая растение более устойчивым к опасной болезнетворной бактерии. Возможно, однажды эта технология позволит человечеству существенно уменьшить свою зависимость от пестицидов либо и вовсе избавиться от неё.
На начальном этапе исследования учёные идентифицировали в геноме риса ген, ответственный за синтез лигнина – биополимера, из которого состоят стенки растительных клеток. Исследователи предположили, что данный фактор также влияет на микробиом растения, и «отключили» ген, чтобы проверить свою теорию. Как и ожидалось, при деактивации гена микробиом риса резко изменился: популяция полезных бактерий Pseudomonadales упала до критических значений. Когда же генетики, наоборот, заставили ген проявляться гиперактивно, клетки растения начали усиленно производить один из метаболитов, задействованных в процессе синтеза лигнина. Вместе с тем популяция Pseudomonadales выросла, существенно превысив нормальные показатели численности бактерий.
В рамках эксперимента учёные решили проверить, как подобные изменения микробиома отразятся на способности растений противостоять болезнетворным бактериям. Для этого они подвергли обычные и модифицированные образцы злаков воздействию Xanthomonas oryzae – опасной для риса, а также других травянистых растений бактерии. Она вызывает пятнистость листьев, образуя участки отмершей ткани, которые снижают фотосинтетическую поверхность растений, ослабляют их и снижают продуктивность. Анализ состояния образцов модифицированных и контрольной групп показал, что с увеличенным числом бактерий Pseudomonadales растение оказалось более устойчивым ко влиянию патогена. Результаты исследования, в котором приняли участие учёные из Великобритании, Китая, Германии и Австрии, были опубликованы в журнале Nature Communications.
По словам доцента Томислава Чернавы из Саутгемптонского университета, данное исследования представляет собой важный прорыв и открывает серьёзные перспективы для сельского хозяйства. В частности, благодаря модификации микробиома растений человечество имеет все шансы уменьшить использование пестицидов, которые негативно влияют на здоровье экосистем. Исследователи заявляют, что в рамках эксперимента с рисом им удалось проработать механику генетического преобразования микробиома, которая будет применимой и для других растений. К тому же они продолжают исследование потенциала микроорганизмов как инструмента увеличения содержания питательных веществ в злаках и прочих сельскохозяйственных культурах, чтобы в будущем люди могли не зависеть не только от пестицидов, но и от синтетических удобрений.