Рослини запобігли дисбіозу у своєму листі

Кількість бактерій всередині листя резуховидки, у якої через мутації порушені деякі шляхи імунітету проти патогенів, знижено. Різноманітність такої мікробіоти також невелика, і основну її частину становлять протеобактерії. Ці мікроорганізми не дають іншим видам бактерій рости і викликають зниження біомаси і побажання листя резуховидки. Порушення балансу мікробіоти нагадує дисбіоз людини. У нормі у рослин існує імунний механізм захисту від протеобактерій, який захищає їх від дисбіозу, - до такого висновку прийшли автори роботи, опублікованої в журналі.

У надземній частині рослин живе різноманітна спільнота мікроорганізмів. Це як епіфіти - бактерії, які існують на поверхні, - так і ендофіти, які проникають всередину листя. Добре вивчена роль мікробіоти коріння в житті рослин, а внесок спільноти бактерій надземної частини багато в чому залишається неясним. Наприклад, незрозуміло, наскільки рослини можуть впливати на свою мікробіоту, в тому числі на її склад. Відомо, що будова мікробіома листя залежить від генотипу рослини, але залишається відкритим питання, як це пов'язано зі здоров'ям рослин і які механізми регуляції взаємин бактерій та їх господарів.

Вчені з Китаю і США під керівництвом Хе Шеньяна (Sheng Yang He) з Університету штату Мічиган вивчили склад мікробіоти і його вплив на здоров'я резуховидки Таля (, мутантних за чотирма генами (, і). У таких рослин порушено імунітет, активований молекулярними структурами патогенів, і один із шляхів транспорту везикул. У попередньому дослідженні вчені виявили, що у таких мутантів змінюється склад мікробіоти всередині листя, а саме листя жовтіє.

Склад мікроорганізмів вивчали за допомогою секвенування генів бактеріальної рибосомальної РНК (16S рРНК) або в цілому листях, або тільки всередині них - для цього поверхню листя стерилізували, знищуючи таким чином всіх епіфітів.

Виявилося, що у мутантних резуховидокзначительно знижено кількість бактерій всередині листя (p < 0,0001), а також їх різноманітність. Основою спільноти ендофітів стали протеобактерії. Такі зміни нагадують дисбіоз, який виникає у людини при запальних захворюваннях кишківника. За аналогією дослідники припустили, що зміни мікробіома рослин може бути первинно причиною хлорозу (побажання) листя мутантних.

Коли рослини виростили в стерильних умовах, мутанти виявилися здоровими. Якщо ж нормальним резуховидкампересаджували мікробіоту мутантних рослин, в якій було багато протеобактерій, біомаса рослин знижувалася, а листя жовтки. Ймовірно, дисбаланс мікробіома і викликає хлороз. Щоб з'ясувати, як саме це відбувається і які бактерії винні, вчені вирощували різні види рослинних бактерій парами в культурі, а потім пересаджували їх у листя рослин. Виявилося, що деякі штами протеобактерій пригнічують зростання інших мікроорганізмів. Автори зробили висновок, що в нормі імунна система рослин пригнічує розвиток протеобактерій, але у мутантів цей механізм не працює, колонія протеобактерій зростає і витісняє інші види.

Бактерії рослин мають значення і для людини, наприклад, якщо це плодові культури. Так, яблука, які вирощують органічним способом, корисніше через те, що склад мікробіоти в таких плодах відрізняється від звичайних. Рослини також вчаться отримувати вигоду від мікробів - наприклад, бактерії комахоїдної дарлінгтонії допомагають їй полювати.