Полезните микроорганизми насърчават естествените защитни механизми и подобряват растежа

Проучване върху ролята на микробните взаимовръзки върху листата на растенията хвърля нова светлина по отношение на торенето. Предполага се, че то прави растенията по-податливи на болести. Биолози от американския университет Бъркли са установили, че пръскането на домати с микроби от здрави растения от същия вид ги предпазва от заболявания.

Подхранването на доматите с изкуствени торове, от друга страна, подтиска естествената им защита, което води до увеличаване популациите на фитопатогени по листата. По време на проучването е доказано, че торенето внася дисбаланс в микробните съобщества

Увеличаването на броя на "лошите" микроорганизми не води задължително до заболяване на растенията, но значително увеличава възможността те да навлязат в растителните тъкани и да се стигне до такова.

"Когато променяме хранителната среда, в която се развиват растенията, ние променяме фундаментално и взаимодействията между растенията и микроорганизмите. Наред с това се променя и естествената микробиологичната защита, която осигуряват полезните микроби на растенията", споделя основният автор на проучването Брит Коскела, асистент по интегративна биология.

Ефектът от торовете не е единствената изненада от това проучване. Коскела и съавторът Маурийн Берг (студент) изследват как влияе плътността на микроорганизмите върху листната повърхност на устойчивостта към болести на растенията. Резултатите сочат, че по-ниската доза полезни микроби, внесени чрез изпръскване върху листата, често дава по-ефективна защита, отколкото високите дози. Пръсканията се извършвали с подбрани 12 вида бактерии, взети от здрави домати. Противно на очакванията, че високите дози на изкуствено внесени микроби ще дадат най-добрата защита, се оказало точно обратното. Високите концентрации имат слаб предпазен ефект, докато ниските предпазват растенията от инфекции много по-добре.

Фактът, че ниската доза микроорганизми осигурява по-добра защита показва, че не е толкова просто, като да хвърлим някакви микроби в голямо количество и да очакваме отличен резултат. Не е ясно защо се получава така, но констатацията е от изключително значение за биологичното производство на храна. Фермерите трябва да знаят, че полезните микроби изпълняват същата функция, както пробиотиците при нас, хората. Тоест, полезните микроорганизми насърчават естествените защитни механизми на растенията и подобряват растежа така, както ние очакваме да подобрим здравето си вследствие на прием на пробиотици.

Как точно ще се прилагат пробиотиците за растенията още е неясно. Фокусът на проучването на Коскела е върху микроорганизмите по надземните растителни части или от така наречената филосфера. За разлика от добре проучените асоциации между кореновата система и почвените бактерии, тези над земята са слабо проучени засега. Много изследвания са доказали, че бактериите в ризосферата (почвата) допринасят за усвояването на вода и хранителни вещества от растенията, а Коскела и други учени са на път да докажат, че подобни функции изпълняват и микроорганизмите от филосферата. Засега е доказано, че филосферни микроорганизми усвояват азот от въздуха подобно на азотфиксиращите бактерии в почвата, но върху листата на растенията, а не върху корените.

Експериментът на Коскела и колектив е пряко свързан с третирането на растенията с пробиотици и има за цел да даде отговор на въпросите:

Каква е оптималната концентрация от микроорганизми за едно растение?

Кои са най-подходящите начини за внасяне и кои комбинации на "добри" микроби дават най-добри защитни резултати.

За целта учените започват опита си с вземане и събиране на микробиологични проби от здрави доматени растения, отглеждани на открито. Изолираните микроорганизми се разпръскват върху стерилни домати отгледани в лабораторни условия. Седмица по-късно растенията се заразяват изкуствено чрез инжектиране на Pseudomonas syringae в листата на доматите. Болестта се характеризира с листни напетнявания, които нарушават нормалното протичане на физиологични и биохимични процеси в растенията. Впоследствие се нарушават естественият растеж и развитие.

В конвенционалното земеделие борбата с Pseudomonas syringae се извършва чрез третиране с пестициди. А експериментът доказва, че внесените изкуствено микроорганизми защитават растенията от колониите на патогена. Оказва се обаче, че микробните съобщества, получени от някои здрави доматени растения, работят по-добре от тези получени от други. И тук възниква въпросът, дали филосферните микроорганизми, подобно на тези по човешката кожа, играят ролята на първа защитна стена срещу заболявания.

Изкуствени микробни съобщества

Изолирането на конкретни видове микроорганизми от листната повърхност дава отговорите на някои въпроси. 12 са видовете, изолирани от здрави доматени листа, които се развиват най-добре в култура върху хранителна среда. Озадачаващите резултати провокират учените да направят още повторения. В едно от тях Коскела решава първо да подхрани растенията. И отново изненада - нито една от внесените микробиални дози не осигурила защита на доматите срещу Pseudomonas. Повторението на опита само потвърдило, че прилагането на синтетични торове премахва защитните ефекти, наблюдавани при неподхранени растения.

Във всеки опит екипът отчита защитата срещу патогени спрямо популацията на фитопатогена. Основната хипотеза е, че полезните микроорганизми се борят ефективно с патогена и го задържат качествено и количествено в ниски нива. Причините, поради които торовете променят микробиологията се коренят в съдържанието на хранителни вещества в листата на здравите растения. В този случай "добрите микроби са щастливи" и не се налага да се конкурират с "лошите микроби".

Работата на микробиолозите продължава. Проучва се конкретно ефектът на торовете върху взаимодействието между растенията и микроорганизмите, както и промяната в микросредата вследствие от подхранването. Резултатите дотук показват огромни различия между микробиотите при културни и при диви растения от един и същи вид.

Снимки и текст: Berkeley News