Растения сами выбирают, с какими бактериями жить

Корневая система растений даёт приют разным бактериям, но при этом особой популярностью пользуются три группы микроорганизмов. Учёные полагают, что растения выдают им «вид на жительство», позволяющий занять доминирующее положение среди других видов бактерий.

Не только люди и животные могут вступать в симбиоз с бактериями, но и растения тоже. Хотя более известны и изучены связи растений и грибов, среди бактерий есть множество таких, что не вызывают никаких болезней, а мирно существуют в растительных корнях. Исследователи из Института размножения растений Общества Макса Планка (ФРГ) полагают, что растения целенаправленно выбирают среди множества бактериальных видов те, с которыми можно жить и работать, и дают им пропуск на вход в корневую систему.

Учёные проанализировали видовой состав бактерий, живущих в корнях резуховидки Таля (Arabidopsis thaliana); обнаруженные бактерии распределились по 43 группам. Среди них оказалось три доминирующих: Proteobacteria, Bacteroidetes и Actinobacteria. Тот или иной вид из этих групп неизбежно оказывался главенствующим. Учитывая колоссальное разнообразие почвенных бактерий, такое привилегированное положение выглядит более чем необычно.

Корень Arabidopsis thaliana с живущими в нём бактериями (фото авторов работы).

Исследователи попробовали выращивать растения на разных типах почв, глинистых и песчаных. Кроме того, они использовали разные экотипы A. thaliana, которые приспособились к разным условиям среды и имели некоторые генетические отличия. Оказалось, что состав почвы и генетические особенности растения довольно сильно влияют на состав корневой бактериальной микрофлоры. Например, одного и того же вида бактерий у одного экотипа резуховидки было в десять раз больше, чем у другого.

Исследователи убеждены, что доминирование тех или иных типов бактерий — явление вовсе не случайное, что растения сами отбирают, кого пускать в собственные корни, а кого — нет. Например, бактериям, специализирующимся на разложении мёртвой органики, в корневую систему хода нет. Существует, однако, особая группа микроорганизмов, которые одинаково процветают и в корнях живых растений, и на мёртвом материале. Таковые составляют 40% корневой бактериальной микрофлоры. Учёные полагают, что у живых растений такие бактерии живут в участках клеточных стенок, которые напоминают «мёртвую» среду обитания.

В дальнейшем предстоит выяснить, как растения приглашают бактерий поселиться у себя. Скорее всего, тут используются какие-то специализированные химические вещества, предназначенные конкретному «получателю». Не менее важным и интересным представляется вопрос о том, как растения выводят дружественные бактерии из-под удара своих защитных систем. Обычно растения быстро и жёстко реагируют на фитопатогенные бактерии, но для нормальной корневой микрофлоры они каким-то образом делают исключение.

Результаты исследований опубликованы в журнале Nature.

Подготовлено по материалам Общества Макса Планка.