Исследователи из Института биологии Макса Планка в Тюбингене обнаружили, как доброкачественные штаммы Pseudomonas защищают от своих вредоносных бактериальных родственников. Исследование, опубликованное в журнале Nature Ecology & Evolution , показывает, что сосуществование полезных и патогенных Pseudomonas на Arabidopsis thaliana улучшает здоровье растений, но точная степень зависит от генетического состава растения и микробов. Полученные результаты могут помочь в разработке естественных альтернатив синтетическим пестицидам.
Растения содержат микробы на своей поверхности, как и люди, содержащие микробы на своей коже или в кишечнике. Микробы могут служить помощниками для укрепления здоровья или вызывать болезни. Исследовательская группа во главе с Ором Шалевым и Детлефом Вайгелем стремилась лучше понять преимущества для растения, когда патогены Pseudomonas и комменсалы Pseudomonas сосуществуют на листьях Arabidopsis thaliana, модели для исследований растений. Комменсалы — это микробы, живущие в организмах и оказывающие благотворное или нейтральное воздействие на хозяина. В частности, они исследовали взаимосвязь комменсалов Pseudomonas и их защитное действие на растения против вредных изолятов одного и того же штамма.
«Результаты предыдущего исследования нашего отдела подняли вопрос о том, как растения могут переносить патогены, но при этом сохранять здоровье», — объясняет Шалев. «В сельском хозяйстве многие методы, такие как пестициды или обрезка, используются для избавления от патогенов растений ., поэтому удивительно наблюдать, как многие дикие растения могут жить в гармонии со своими возбудителями», — добавляет он. Чтобы создать условия, максимально приближенные к естественным, исследователи заразили одну группу растений только комменсалами, другую — только возбудителями, третья группа со смесью как комменсалов, так и патогенных штаммов Pseudomonas. Цель состояла в том, чтобы имитировать перемещение бактерий с помощью ветра и дождя, а также выращивание растений в почве, а не в чашках.С помощью штрих-кодирования генома они могли отслеживать отдельные многоштаммового консорциума независимо от их полногеномного сходства.
Генетическая изменчивость растений и бактерий имеет значение
Исследовательская группа наблюдала за иммунным ответом растений , вызванным существованием комменсальных Pseudomonas, подавляющих рост их патогенных собратьев. «Это нетривиальный результат, поскольку все заражающие бактерии принадлежали к одному роду, и, несмотря на их высокое родство, иммунный ответ растений специфически воздействовал на одну патогенную линию. Более того, комменсальный консорциум включал разнообразный набор комменсальных видов, хотя ни один из них не был подавлен растением, что еще раз демонстрирует, насколько специфичным для таксона было подавление, опосредованное хозяином», — подчеркивает Шалев.
Тем не менее, по-видимому, не существует универсального решения, и от генетической структуры растений и бактерий очень сильно зависит, сработает или нет защита от патогенных Pseudomonas. «Еще один важный аспект нашей работы — характеристика коллективного защитного эффекта. Вместо того, чтобы выделять конкретных людей в качестве защитников, мы обнаружили синергетический эффект коллектива», — объясняет Шалев.
Вновь приобретенные знания могут иметь значение для сельского хозяйства. Точное понимание того, как здоровые растения могут жить в гармонии с колонизированными патогенами , также может помочь в разработке новых методов ведения сельского хозяйства для сокращения использования синтетических пестицидов.
