Почвенные микробы запоминают засуху и помогают растениям выжить

В новом исследовании, опубликованном в Nature Microbiology, ученые проанализировали образцы почвы со всего Канзаса, чтобы изучить так называемые "эффекты наследия" – влияние долгосрочной адаптации микробов к местному климату на формирование почвенных экосистем. Для этого пробы брали в шести регионах штата, включая более влажный восток и сухие, возвышенные Высокие равнины на западе, где осадков меньше из-за дождевой тени Скалистых гор. Задача заключалась в том, чтобы сравнить, как исторические климатические условия отражаются на почвенных микробных сообществах вдоль климатического градиента.

В Канзасском университете команда изучала, как эти микробы влияют на рост растений. Исследователи в течение пяти месяцев выращивали микробные сообщества при двух режимах полива – обильном и крайне ограниченном – чтобы воспроизвести разные исторические условия доступности воды. Для изучения того, как идентичность растений взаимодействует с микробным наследием, исследователи сравнили одну культуру – кукурузу – с одной местной травой, гамаграссом. Они отмечают, что для подтверждения выявленной тенденции потребуется изучение дополнительных видов, но предварительные результаты указывают на то, что местные растения могут быть особенно тесно связаны с историей микробного сообщества их региона.

Помимо оценки продуктивности растений, ученые проанализировали активность генов как у растений, так и у микробов, чтобы понять молекулярные механизмы, лежащие в основе наследуемых эффектов. Особый интерес вызвал ген никотиноаминсинтаза. Он синтезирует молекулу, которая помогает растениям усваивать железо из почвы, а также, как оказалось, влияет на устойчивость к засухе у некоторых видов. В исследовании растения активировали этот ген в условиях засухи, но только при взаимодействии с микробами, "помнящими" прошлые засушливые периоды. Таким образом, реакция растения на дефицит воды зависела от микробного "памятного" опыта, что привлекло особое внимание ученых.