Молекулярные биологи Кристи Гданец и Фрэнсис Трейл из Университета штата Мичиган попытались ответить на этот вопрос, разработав описательный анализ микробиома пшеницы в рамках четырех распространенных стратегий управления: обычной, нулевой обработки почвы, органических и пониженных химических веществ.Их анализ и данные, недавно опубликованные в журнале с полностью открытым доступом Phytobiomes, находятся в свободном доступе для академических и промышленных исследователей, изучающих микробиомы растений и их роль в снижении заболеваемости или повышении урожайности сельскохозяйственных культур.Их исследование проводилось на уникальном и идеальном участке земли для изучения воздействия на микробы, связанные с пшеницей, при всех четырех стратегиях управления. 24 управляемых участка площадью один акр случайным образом разбросаны по большому полю, и каждый участок управлялся таким же образом как часть севооборота пшеница-кукуруза-соя в течение более 20 лет на Биологической станции Келлогг МГУ, которая финансируется как часть долгосрочного экологического исследовательского проекта Национального научного фонда.
На разных этапах вегетационного периода Гданец и Трейл собрали более 200 образцов листьев, стеблей и корней пшеницы, растущей на каждом из различных участков. Затем образцы были обработаны с использованием высокопроизводительного секвенирования ампликонов для идентификации микробных сообществ.
Коллекции микробных культур также были созданы на основе образцов, что стало ценным ресурсом для выделения и выращивания конкретных таксонов микробов.Затем из образцов выделяли специфические эндофиты или микроскопические грибы, живущие внутри растений, и проверяли их на биологическую активность в отношении Fusarium graminearum, патогена, известного тем, что он вызывает фузариоз, разрушительное с экономической точки зрения заболевание пшеницы. Эта часть работы финансировалась Michigan Wheat Program.
«Большинство исследований сосредоточено только на микробах корней и ризосферы, связанных с растениями», — сказал Гданец. «Но мы постоянно получаем доказательства того, что наземные микробные сообщества играют важную роль в здоровье растений».Результаты показывают, что на микробные сообщества сильно влияют орган и возраст растения пшеницы, а также на это может влиять стратегия управления.«Манипулирование микробами, связанными с растениями, для уменьшения болезней или повышения урожайности сельскохозяйственных культур требует глубокого понимания взаимодействий внутри фитобиома», — сказал Гданец. «Мы предоставили людям некоторые фундаментальные данные для создания синтетических микробиомов для использования в экспериментальных манипуляциях».
«Мы также хотели бы, чтобы аналогичные исследования были проведены на других полевых участках в США, чтобы определить, сохранятся ли наблюдаемые нами закономерности», — сказал Гданец.