По словам исследователей из Пенсильванского университета, можно манипулировать микробными сообществами, живущими на листьях и стеблях томатов, для подавления болезней, снижающих продуктивность, что дает надежду на то, что производители когда-нибудь смогут применять эти смеси бактерий и грибков для защиты растений и повышения урожая.
В новом исследовании, в котором участвовала теплица, заполненная четырьмя линиями молодых растений томатов, представляющих различные группы обработки и контрольные группы, исследователи неоднократно «пассировали» или переносили микробы, первоначально собранные с листьев здоровых растений томатов в поле, с одного растения на другое. которые впоследствии инокулировали возбудителем бактериальной пятнистости.
После многократных переносов или пассажей микробов симптомы заболевания, такие как пятна от коричневого до черного цвета на листьях, начали ослабевать и к девятому пассажу уменьшились почти наполовину.
Это открытие имеет последствия не только для томатов и даже овощей, предположил Кевин Хокетт, доцент микробной экологии в Колледже сельскохозяйственных наук, который является соавтором исследовательской работы. По его словам, цель состоит в том, чтобы разработать процесс, который позволит производителям использовать микробные сообщества в полевых условиях.
«Мы пытаемся найти способ, которым мы можем использовать естественные экосистемы на полях, чтобы принести пользу фермерам и предотвратить болезни растений, и я думаю, что здесь есть большой потенциал», — сказал он. «Сейчас мы работаем с бактериальными заболеваниями, но я не вижу причин, по которым мы не могли бы проверить это на грибковых заболеваниях, а также на других бактериальных заболеваниях других овощных культур. изменить то, как мы думаем о биологическом контроле, даже для других культур».
Подавляющее воздействие микробных сообществ в почве на болезни растений хорошо известно, отмечает ведущий исследователь Ханарейя Эхау-Таумауну, который в августе получит докторскую степень в области патологии растений, но это было первое исследование, показывающее, что микробные сообщества могут играть аналогичная роль у надземной части растений, в «филлосфере».
Для создания филлосферных микробных сообществ, способных подавлять бактериальную пятнистость томатов, вызываемую патогеном Pseudomonas syringae pv. помидор, или Pto — Эхау-Таумауну и Хокетт опрыскивали сотни растений тщательно подготовленными аппликациями микробов с последующей инокуляцией патогенов, а затем измеряли тяжесть развившегося заболевания растений. Те растения с наименьшей степенью тяжести заболевания были выбраны в качестве источника микробного сообщества в следующем раунде инокуляции.
«Последовательное перемещение микробного сообщества между растениями томатов было аналогично межсезонному переносу микробов, неоднократно подвергавшихся воздействию Pto, что позволяло экологическим и эволюционным процессам происходить в течение короткого времени», — сказал Эхау-Таумауну. «Накопление болезней в филлосфере в конечном итоге привело к подавлению болезней как нормальной экологической реакции на давление патогенов».
Исследование включало компонент камеры для выращивания, в которой исследователи подвергали микробные сообщества термической обработке, чтобы увидеть, будет ли затронута бактериальная пятнистость. Уничтожение микробного сообщества является обычным испытанием подавления болезни. Этот эксперимент продемонстрировал, что при устранении микробных сообществ симптомы бактериальной пятнистости ухудшались, что указывает на то, что члены сообщества играют важную роль в подавлении болезни.
В выводах, недавно опубликованных в Phytobiomes Journal , исследователи сообщили, что в целом пассирование в теплице привело к увеличению тяжести заболевания для всех линий пассажей по сравнению с первоначальным пассажем, которое достигло пика на четвертом или пятом пассажах, за которым последовало резкое снижение, которое сохранялось в течение девятый и последний проход исследования.
Эхау-Таумауну отметил, что пандемия COVID-19 значительно усложнила проведение исследований и усложнила работу. Она проводила сложные эксперименты без помощи студентов и аспирантов из-за ограничений, направленных на предотвращение распространения вируса.
«План состоял в том, чтобы в переводах участвовало несколько рук, но оказалось, что весь эксперимент в течение нескольких месяцев проводила только я», — сказала она. «Это было прискорбно, потому что исследование было бы отличной возможностью для обучения других студентов в лаборатории Хокетта, но я делал это в 2020 году, когда Пенсильвания только начинала возвращаться и иметь возможность проводить исследования в кампусе. Из соображений безопасности я работал один, мне помогали только управляющие теплицами».
