_ Cercetătorii identifică contribuția genetică la compoziția microbiomului din jurul rădăcinilor de porumb

Pentru ca plantele să crească, acestea absorb apa și substanțele nutritive prin rădăcini. În acest sens, se bazează pe ajutoare minuscule: bacteriile și ciupercile în special se găsesc într-un strat subțire în jurul rădăcinilor. Acești microbi alungă, de asemenea, organismele care sunt dăunătoare plantei, la fel cum „microbiomul” din intestinul uman ajută la determinarea dacă ne îmbolnăvim sau rămânem sănătoși.

O echipă internațională de cercetare condusă de Universitatea din Bonn și cu participarea Institutului IPK Leibniz a demonstrat acum pe plantele de porumb că structura genetică a plantei gazdă are o influență semnificativă asupra compoziției microbilor rădăcinilor. Cercetarea este publicată în Nature Plants.

„S-a demonstrat că microbiomul rădăcinii este puternic dependent de condițiile de stres, cum ar fi deficiența de nutrienți sau de apă”, spune dr. Yong Jiang, unul dintre primii autori ai studiului. studiu și un om de știință în grupul de cercetare al IPK „Genetică cantitativă”.

Alcătuirea genetică a diferitelor soiuri de porumb variază foarte mult. Soiurile regionale sunt adaptate la condiții de mediu foarte diferite, în funcție de dacă sunt cultivate în zonele înalte mai reci sau în zonele joase mai calde ale Americii de Sud. „Selecția de secole de soiuri de porumb adaptate la clima locală a condus la genotipuri foarte diferite, pe care le-am putut folosi pentru studiu”, spune dr. Peng Yu, șeful grupului de cercetare „Functional Root Biology” de la Universitatea Universitatea din Bonn.

Echipa de cercetare a analizat acum 129 de soiuri de porumb. Acestea au fost cultivate în condiții „normale” și în lipsă de fosfor, azot și apă. În plus, a fost secvențiat ADN-ul microbilor din 3.168 de probe prelevate din stratul din jurul rădăcinilor, care are doar câțiva milimetri grosime.

Rolul materialului genetic în rădăcină a fost dezvăluit în condiții de stres. . Deficiența de nutrienți și apă a avut, de asemenea, o influență asupra compoziției microbilor. Cu toate acestea, în aceleași condiții de stres, au fost totuși relevate diferențe în microbiomul soiurilor de porumb. „Am demonstrat că anumite gene de porumb interacționează cu anumite bacterii”, explică dr. Peng Yu.

Echipa internațională de cercetare a reușit chiar să folosească date despre condițiile de creștere la locul de origine a unui anumit porumb. varietatea și structura sa genetică pentru a prezice care organisme cheie apar în microbiomul de la rădăcină. Bacteriile din genul Massilia s-au remarcat în special.

„A fost surprinzător faptul că doar câteva exemplare din acești microbi erau prezente atunci când a existat o cantitate suficientă de azot”, explică prof. dr. Gabriel Schaaf de la Departamentul de Ecofiziologie a Nutriției Plantelor de la INRES și membru al Clusterului de Excelență PhenoRob de la Universitatea din Bonn.

Dacă, pe de altă parte, azotul era rar, multe Massilia au fost găsite la rădăcini. Echipa a „inoculat” apoi rădăcinile de porumb cu această bacterie. Acest lucru a arătat că plantele au format ulterior mult mai multe rădăcini laterale și astfel și-au îmbunătățit semnificativ absorbția de nutrienți și apă.

În investigații ulterioare, cercetătorii au descoperit că rădăcina atrage bacteriile Massilia cu flavone. Acesta este un pigment vegetal care stimulează formarea rădăcinilor laterale cu ajutorul bacteriilor. „Cu toate acestea, condiția prealabilă pentru aceasta a fost ca planta de porumb să aibă o genă de legare a microtubulilor”, spune dr. Peng Yu.

„Pentru acest studiu, am deschis și setul de instrumente de genetică cantitativă pentru cercetarea microbiomului. ”, explică cercetătorul IPK, Dr. Yong Jiang. „Am fost surprinși de proporția mare a componentei genetice în formarea microbiomului”.

Rezultatele pot fi folosite atât de știință, cât și de reproducere. „Ele pot servi drept bază pentru investigarea unor probleme agroecologice suplimentare și pentru dezvoltarea de noi soiuri de porumb care sunt mai bine adaptate la schimbările climatice pe baza datelor despre genom și microbiom.”

(Fluierul)