У контрольованих експериментах корисні бактерії зменшували тяжкість симптомів хвороб пшениці, які викликає гриб Bipolaris sorokiniana, приблизно на 60%. Автори підкреслюють: ефект пов’язаний не зі «знищенням» патогена, а з перебудовою мікробіому ризосфери та відновленням його екологічних функцій.
Про це повідомляє сайт Аграрії разом з посиланням на Agropages.
Дослідження, проведене Embrapa Environment (Сан-Паулу) спільно з Університетом Сан-Паулу (USP), пропонує підхід до біологічного контролю хвороб пшениці через керування мікробною спільнотою, пов’язаною з коренем. У дослідах за контрольованих умов інокуляція корисними бактеріями знижувала тяжкість прояву хвороб, спричинених грибом Bipolaris sorokiniana, приблизно на 60%.
На відміну від класичної логіки «пригнітити патоген», у цій роботі акцент зроблено на тому, що мікроорганізми здатні реорганізовувати мікробну спільноту навколо коренів — ризосферу — і таким чином відновлювати екологічні функції ґрунту, які підтримують природну стійкість рослин.
Які хвороби та чому це важливо
Команда під керівництвом дослідника Родріго Мендеса (Embrapa Environment) вивчала, як три бактерії впливають на взаємодію пшениці з Bipolaris sorokiniana — збудником низки хвороб, зокрема spot blotch, common rot, crown rot, seedling blight і black point. У матеріалі зазначено, що цей патоген належить до економічно найзначущіших для культури, особливо в регіонах із теплим кліматом або схильних до дефіциту вологи.
Що саме тестували
Дослідники оцінили три бактерії з потенціалом біоконтролю та стимуляції росту:
- Streptomyces virginiae CMAA1738
- Paenibacillus ottowii CMAA1739
- Pseudomonas inefficax CMAA1741
За даними авторів, усі три штами мали ознаки, важливі для аграрного застосування: здатність стимулювати ріст рослин, підвищувати доступність фосфору та протидіяти B. sorokiniana.
Результати: менше симптомів навіть без зменшення популяції гриба
Ефект бактерій перевіряли, порівнюючи рослини, інфіковані лише грибом, із рослинами, які додатково обробляли корисними бактеріями. У групі з бактеріальною обробкою тяжкість хвороби була нижчою.
Окремо підкреслено, що зниження прояву хвороби фіксували навіть тоді, коли чисельність гриба залишалася стабільною — а в деяких варіантах обробки навіть зростала. Це, на думку авторів, вказує: успіх біоконтролю не обов’язково залежить від елімінації патогена.
“The study shows that a pathogen can remain in the soil without causing significant damage when the microbiome maintains ecological functions capable of limiting its activity,” he says.
Як працює підхід: перебудова ризосфери та відновлення функцій
У матеріалі наведено пояснення, що бактеріальні інокулянти можуть «переналаштовувати» ґрунтові мікробні спільноти, відновлювати важливі екологічні функції та посилювати природні захисні механізми рослин.
“Bacterial inoculants reshape soil microbial communities, restore important ecological functions, and strengthen plants’ natural defense mechanisms,” she explains.
Серед протестованих бактерій найбільш виражені результати продемонструвала Pseudomonas inefficax: вона не лише зменшувала тяжкість хвороби, а й, за даними авторів, вирізнялася здатністю підвищувати доступність фосфору для рослин і сприяти більшому розвитку кореневої системи.
Аналізи показали, що введення P. inefficax суттєво реорганізовувало мікробну спільноту ризосфери. Наприкінці експериментів ця бактерія становила менш ніж 2,5% виявлених мікроорганізмів, але її внесення було достатнім, щоб запустити широку перебудову ґрунтового мікробіому на користь груп, пов’язаних із захистом рослин. Також зазначено, що бактерії впливали на організацію мікробіому сильніше, ніж сама присутність патогенного гриба, виконуючи роль «екологічних регуляторів» спільноти.
Окрім змін у складі мікробіому, автори описують і функціональні зрушення. Інфікування B. sorokiniana знижувало експресію генів, пов’язаних із ростом рослин, і впливало на процеси, важливі для природного захисту. Натомість обробки Streptomyces virginiae та Pseudomonas inefficax відновлювали ці функції, що супроводжувалося підвищенням експресії генів, асоційованих зі стійкістю до стресу та синтезом речовин, залучених до захисту рослин.
Ще один результат — відновлення здатності мікробної спільноти продукувати природні сполуки, які допомагають протидіяти патогенам. У матеріалі зазначено, що присутність гриба знижувала цю здатність, тоді як внесення корисних бактерій сприяло її відновленню.
Що це може означати для практики
Автори вважають, що підхід із фокусом на керуванні ризосферним мікробіомом може бути корисним для створення ефективніших біологічних інокулянтів і потенційно зменшувати залежність від хімічних фунгіцидів у системах захисту пшениці. Водночас у матеріалі йдеться про результати, отримані в контрольованих умовах.
Наукову статтю Bacterial inoculation drives microbiome-mediated resistance to a soil-borne pathogen in wheat опубліковано в журналі npj Biofilms and Microbiomes (група Nature). Серед авторів — Caroline Nishisaka, Hélio Quevedo, Thierry Pellegrinetti, Fernanda Godoy, Maike Rossmann, Lucas Mendes і Rodrigo Mendes.