Неожиданное открытие показало, как серотонин влияет на функции растений
Ольга ШУЛЬГА, «ГлавАгроном»
Исследователи выявили несколько ключевых соединений, которые формируют микробные сообщества, обитающие вокруг корней растений и почвы. Данное открытие в дальнейшем позволит выстроить новые сельскохозяйственные стратегии, направленные на улучшение здоровья растений и повышение их урожайности.
Одним из таких соединений стал серотонин, сигнальная молекула, широко известная своей ролью в регуляции настроения. В контексте исследований было обнаружено, что серотонин усиливает рост растений и формирует микробные сообщества вокруг корней растений в условиях, богатых питательными веществами.
Ученым известно, что растения изменяют химический состав и микробиологию ризосферы – почвы, прилегающей к их корням, – чтобы формировать благоприятные ассоциации с микробами. Но генетические и молекулярные механизмы, управляющие взаимодействиями в ризосфере, на сегодня недостаточно изучены.
В недавнем исследовании учёные из отдела экологической геномики и системной биологии (EGSB) вместе с Мэри Файерстоун, профессором Калифорнийского университета в Беркли, изучали, как растения формируют свой микробиом, чтобы адаптироваться к стрессовым факторам. Они выращивали просо, которое показало себя как потенциальный возобновляемый источник энергии, получаемой из биомассы, при различных уровнях питательных веществ и воды. Затем они проанализировали, как эти различные условия влияют на химические соединения и микробные сообщества, присутствующие в ризосфере.
Исследователи обнаружили, что просо реагировало на стресс, выделяя в почву определённые химические соединения, которые, в свою очередь, влияли на микробное сообщество вокруг корней растения. Когда просо испытывало дефицит питательных веществ, в окружающей почве обнаруживался повышенный уровень ароматических кислот – органических молекул с ароматической кольцевой структурой, которые также влияют на формирование микробных сообществ в ризосфере. И наоборот, когда питательных веществ было в избытке, растения выделяли серотонин – сигнальное соединение, которое исследователи не ожидали обнаружить в ризосфере.
Особенно удивительно то, что серотонин не просто усилил рост растений; он также сыграл решающую роль в формировании микробного сообщества ризосферы, способствуя или подавляя рост определенных микробных групп. Это неожиданное открытие подчеркивает связь между биологией растений и человека, показывая, как соединение, известное своей важностью для мозга, также имеет критические и сложные функции в экосистеме почвы,
Идентификация ароматических кислот, серотонина и подобных соединений в качестве ключевых метаболитов для тонкой настройки микросреды почвы позволяет ученым исследовать новые способы управления этими сообществами. Эти знания могут быть использованы для разработки целевых сельскохозяйственных вмешательств, таких как использование соединений для улучшения полезных микробов или подавления вредных для оптимизации роста и устойчивости растений.
Такие методы, которые извлекают выгоду из взаимодействия растений и микробов, а не традиционных химических удобрений, могут снизить потребность в химических методах, одновременно улучшая здоровье почвы и достигая более высокой урожайности растений. Кроме того, это исследование открывает новые возможности для изучения микробиомов почвы в условиях стресса, что потенциально приводит к инновациям в биоэнергетическом производстве сельскохозяйственных культур.
Раскрывая эти механизмы, мы сможем лучше предсказывать, как микробы и растения будут реагировать на различные условия, и использовать их для решения энергетических и экологических проблем,
Новость подготовлена по материалам зарубежных источников. Список находится в редакции.
Эксперимент по выращиванию томатов под классическую музыку проводят в Подмосковье
Увеличение прибыльности в хозяйствах: три возможных сценария