Исследование раскрывает ключевую роль коммуникации между растением и бактериями в формировании здорового микробиома растений

Важные новости

Исследование показывает ключевая роль коммуникации растение-бактерия для формирования здорового микробиома растений

Азотное питание и передача сигналов во время симбиоза корневых клубеньков влияют на сообщества. Растения лотоса, выращенные в присутствии неорганического азота, выделяют специфические метаболиты и образуют микробное сообщество с низкой связностью. Растения лотоса, выращенные в условиях симбиоза, выделяют метаболиты, такие как флавоноиды (1), которые индуцируют выработку Nod-фактора в совместимых азотфиксирующих изолятах ризобиума (2). Факторы Nod распознаются хозяином Lotus, который инициирует сигнальный путь (3) для приспособления симбионта. Симбиотически активные корни имеют профиль экссудата (4) и связанные с ним микробные сообщества, которые отличаются от растений, выращенных в присутствии неорганического азота. Еще предстоит определить, как бактериальные сообщества, связанные с симбиотически активными растениями, влияют на хозяина, способствуя симбиотической ассоциации и росту растений (5). Фото: Nature Communications (2024 г.). DOI: 10.1038/s41467-024-47752-0

В ходе междисциплинарного исследования исследователи обнаружили, что симбиотические бактерии общаются с бобовыми растениями посредством специфических молекул и что это общение влияет на то, какие бактерии растут возле корней растений. Результаты дают представление о том, как растения и почвенные бактерии образуют полезные партнерства для поглощения питательных веществ и повышения устойчивости. Эти результаты являются шагом к пониманию того, как общение между растениями и почвенными бактериями может привести к возникновению конкретных полезных связей, обеспечивающих растения питательными веществами.

Результаты в Nature Communicationsобнаружили, что симбиотические азотфиксирующие бактерии могут обеспечить доминирование среди почвенных микробов благодаря их передаче сигналов с бобовым растением-хозяином. Исследователи обнаружили, что когда бобовые нуждаются в азоте, они посылают из корней в почву специфические молекулы, которые, в свою очередь, распознаются симбиотическими бактериями для производства другой молекулы, Nod-фактора, который взаимно распознается бобовыми растениями. <р>Когда такое взаимное распознавание будет установлено, растение изменит набор молекул, секретируемых корнями, и таким образом повлияет на почву, в которой бактерии могут расти вблизи своих корней.

Растения, подобные бобовым, обладают особым свойством. связь с некоторыми бактериями в почве. Эти бактерии помогают растениям расти в почве, в которой мало азота, путем преобразования азота из воздуха в полезную форму. В зависимости от наличия азота в почве бобовые растения могут находиться в разных состояниях: при недостатке азота, в партнерстве с бактериями или при использовании азота из неорганических источников, таких как нитраты.

Ранее было показано, что симбиоз с азотфиксирующими бактериями влияет на остальные микроорганизмы, обитающие вокруг корней растений. Однако не всегда ясно, как это партнерство влияет на другие микробы и зависит ли это от того, сколько азота имеется в растении.

В новом исследовании команда обнаружила, что сообщества бактерий вокруг корней и в окружающей почве различаются в зависимости от азотного статуса растения и имеют предсказательную силу. Более того, было обнаружено, что обмен сигналами между бобовыми и их симбионтами играет решающую роль в модуляции профиля молекул, секретируемых корнями, влияя на сборку симбиотического корневого микробиома.

Результаты дают ценную информацию о комплексе взаимодействие между азотным питанием, передачей сигналов Nod-фактора и сборкой корневого микробиома. Результаты подчеркивают важность симбиоза и азотного питания в формировании взаимодействия растений и бактерий, что открывает потенциальные возможности применения в сельском хозяйстве и устойчивом росте растений.

Это яркий пример междисциплинарных исследований, в которых различные виды знаний в области химии от доцента Орхусского университета доктора Марианны Глазиус для анализа корневых экссудатов, в области математики от профессора доктора Расмуса Ваагепетерсена для разработки прогностических моделей, а также в генетике растений и микробиома профессора доктора Симоны Радутойу позволили провести комплексные причинно-следственные исследования бактериальных сообществ, связанных с корнями.

Объединив эти разнообразные области, исследователи смогли ответить на ключевые вопросы о том, как азотное питание и симбиоз влияют на растения. взаимодействие бактерий, что дает ценную информацию об устойчивом сельском хозяйстве.

Дополнительная информация: Ке Тао и др., Передача сигналов азота и Nod-фактора определяет состав экссудата корня Lotus japonicus и бактериальная сборка, Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-47752-0

Информация журнала: Nature Communications

Предоставлено Орхусским университетом

Новости сегодня

Последние новости