Существуют ли пробиотики для растений?

В последние годы стало популярно говорить о важности заботы о нашей микробиоте – совокупности микроорганизмов, населяющих наш организм. Достаточно задать в интернете запрос “Микробиота и здоровье”, и вы найдете сотни сайтов, научно-популярных статей, новостей и видеороликов на эту тему. 27 июня даже отмечается Всемирный день микробиоты кишечника.

Становится все более очевидным, что здоровье связано с нашей микробиотой. Все мы знаем, что микроорганизмы кишечника помогают нам усваивать пищу и вырабатывать необходимые элементы, такие как некоторые витамины. Кому не приходилось бегать в туалет после курса антибиотиков?

Легко подумать, что то же самое, что происходит с нами, происходит и с большинством животных: им нужны маленькие кишечные компаньоны, которые помогают им правильно питаться. А вот о чем вы, возможно, не задумывались, так это о том, что точно так же обстоят дела и с растениями.

Микроскопические союзники растительного мира

Каждое растение – это не единый организм, его сопровождают сотни микроскопических бактерий, архей, грибов и дрожжей. Они не только живут в его тканях, но и связаны с его корнями и необходимы для его правильного питания. В течение многих лет наука выявила несколько видов грибов и бактерий, которые помогают растениям усваивать питательные вещества из почвы и делают их более устойчивыми к болезням или стрессу, вызванному засухой или засолением.

И точно так же, как сегодня нередко мы отправляемся в аптеку в поисках пробиотиков (продуктов с живыми микроорганизмами) для улучшения пищеварения, все больше и больше фермеров обращаются к различным продуктам, также содержащим микроорганизмы, чтобы помочь своим растениям расти и получать лучшие урожаи.

Наша исследовательская группа PlantMed уже много лет работает с некоторыми из этих маленьких союзников растительного мира. Мы не только пытаемся понять, как они работают, но и проверяем их действие в различных условиях и на разных культурах.

Выгодный обмен между растениями и грибами

Мы представляем вам арбускулярные микоризные грибы – модное название группы грибов, которые живут в почве. Здесь они развивают свои гифы – тонкие нити, которые исследуют почву и формируют их тело. Некоторые из этих гиф соприкасаются с корнями и проникают в клетки корней, образуя древовидные структуры. Через эти структуры происходит обмен между растением, которое в основном отдает грибу сахара, и грибом, который в ответ поставляет воду и питательные вещества, такие как азот или фосфор, и даже такие элементы, как цинк или магний, поглощаемые в тех местах, куда корень никогда не доберется.

Многие виды наших сельскохозяйственных растений выигрывают от такого симбиоза. 

Микроскопическое изображение корня салата, на котором гифы и арбускулы гриба, образующего микоризу, окрашены в более сильный синий цвет. Елена Бараза

В настоящее время микоризообразующие грибы легко купить в сельскохозяйственных магазинах или в Интернете. Однако наши эксперименты и испытания на виноградниках показали, что использование этих коммерческих продуктов не всегда является преимуществом для культур, поскольку в почве уже существуют естественные грибы, которые могут выполнять эту функцию. Даже в тех случаях, когда почва очень плодородна, растения растут так же хорошо и без них.

Бактерии, проникающие непосредственно в корни

На поверхности корней растут сотни бактерий, которых привлекают корневые экссудаты – органические вещества, выделяемые корнями для облегчения их роста в почве. Было доказано, что присутствие некоторых из этих видов бактерий улучшает рост растений. Их называют ризобактериями, способствующими росту растений (PGPR).

Как и в случае с микоризой, многие коммерческие продукты уже включают в свой состав некоторые из этих микроорганизмов для активизации роста растений или, в некоторых случаях, для защиты растений от болезней с помощью их противогрибковой активности. Описано множество видов этих бактерий, которые способствуют усвоению множества питательных веществ или вырабатывают защитные вещества против болезней.

В нашей исследовательской группе мы особенно заинтересованы в тех, которые помогают растениям переносить засуху. Изменение климата приведет к увеличению количества периодов без осадков, и нам нужно, чтобы наши культуры справлялись с ними как можно лучше.

Манипулирование микробиотой – непростая задача

В рамках нашего текущего проекта “Симбиотические микроорганизмы как устойчивое решение проблемы абиотического стресса в виноградарстве” мы тестируем два вида PGPR: Kocuria rhizophila и Streptomyces violaceoruber, предоставленные Центром биотехнологии и геномики растений (UPM-INIA).

Цель – выяснить их влияние на засухоустойчивость виноградной лозы. Однако первые результаты не столь обнадеживающие, как ожидалось, несмотря на то, что они показали свою эффективность в тепличных условиях на растениях с коротким циклом развития.

Становится все более очевидным, что манипулирование микробиотой в естественных условиях – непростая задача. Как и в случае со здоровьем человека, многие утверждают, что ключом к здоровой микробиоте является здоровое питание, а не чудодейственные таблетки.

Результаты наших исследований, проведенных за последние десять лет, заставляют нас поверить в то, что способ удобрения почвы и агрохимические соединения, которыми обрабатываются наши культуры, гораздо важнее того, добавляем ли мы новые микроорганизмы или нет. Хотя, подобно тому как новые микроорганизмы помогают лечить некоторые человеческие болезни при дисбалансе микробиоты, в дополнительной помощи могут нуждаться и те участки посевов, которые были сильно разрушены в результате многолетнего злоупотребления агрохимикатами или интенсивной вспашки.

Теперь вы знаете: микробиота необходима не только людям и животным, но и растениям. Ее изучение и понимание того, как она работает, необходимо для поддержания здоровья наших экосистем и наших культур.