Осуществляется такая коммуникация через корни
Растения, испытывающие стресс от засухи, могут изменить поведение соседних грибов и бактерий, согласно новому исследованию, проведенному Франциской де Врис, профессором наук о поверхности Земли в Университете Амстердама. Изменяя смесь углеводов, выделяющуюся из их корней, растения способствуют активности микроорганизмов с вероятным эффектом высвобождения большего количества питательных веществ для собственного роста.
Исследование было опубликовано на портале New Phytologist.
Биологи все чаще признают важность углеводов, которые выделяются из корней растений для функционирования экосистемы. Корневой экссудат, как формально называется этот коктейль из углеводов, состоит из растворимых соединений углерода, таких как сахара, аминокислоты и органические кислоты. До десяти процентов фотосинтатов растений превращается в корневой экссудат.
Раньше корневой экссудат считали пассивным элементом, но появляется больше свидетельств того, что растения используют корневой экссудат для воздействия на микробов, с которыми они сосуществуют во взаимовыгодных отношениях.
Де Врис и ее команда изучили влияние засухи на корневой экссудат двух видов растений, которые очень распространены на традиционно управляемых сенокосных лугах.
Оба растения, Holcus lanatus (бухарник шерстистый) и Rumex acetosa (щавель), имеют очень разные стратегии роста и корневые системы. H. lanatus - это быстрорастущая трава с корневой системой, состоящей из длинных тонких корней. R. acetosa также быстро растет, но имеет более короткие и толстые корни.
Ученые подвергли растения обоих видов засухе в течение двух недель. Они собирали корневой экссудат как непосредственно после этого периода засухи, так и после двухнедельного периода восстановления. Затем они проверили влияние корневого экссудата на образцы почвы при различных режимах доступности влаги.
Оказалось, что в условиях засухи те и другие растения выделяли меньше корневого экссудата, но активности микроорганизмов, присутствующих в почве, увеличивалась.
«Для нас это стало неожиданностью. Известно, что растения могут увеличивать микробную активность в почве, увеличивая количество экссудата. Но в этом случае повышенная активность микробиома была связана с изменениями в составе углеводного коктейля», - комментирует Де Врис.
Она сравнивает результаты с примером травы, страдающей от стресса из-за выпаса скота. «Выпас скота приводит к повышению уровня корневого экссудата, что приводит к увеличению микробной активности. Это высвобождает больше питательных веществ. Таким образом, растение способствует собственному отрастанию. Мы думаем, что то же самое произошло и в условиях опыта, но путем изменения качества вместо количества. Тот факт, что два очень разных типа растений демонстрируют такое поведение, означает, что это может быть широко распространенный механизм выживания», - говорит эксперт.
Команда еще не изучила, как именно меняется углеводный коктейль в экссудате или как долго длится его стимулирующее воздействие на микробное сообщество.
«У нас есть некоторые идеи по этому поводу. Например, мы подозреваем, что экссудат растений, страдающих от засухи, содержит увеличенное количество простых сахаров. Это то, что мы стремимся выяснить в дальнейшем», - сказала Де Врис.
Вывод команды также важен в свете лучшего понимания углеродного цикла в экосистемах и того, как на него влияют изменения климата.
«Повышенная микробная активность также приведет к высвобождению большего количества углерода из почвы. Почвы являются важным поглотителем углерода; но наше исследование показывает, что засухи могут изменить эту функцию. Понимание таких отношений поможет нам лучше понять механизмы обратной связи в климате, который, как предсказывают, будет все больше поражаться засушливыми периодами», - подытожила Де Врис.
(Источник: phys.org. На фото: слева направо последовательность контроль/засуха Holcus lanatus и Rumex acetosa, University of Amsterdam).