Обильные урожаи кукурузы и других основных культур зависят от загадочного явления, известного как сила гибридов. Растения, выросшие из семян, которые получены при скрещивании высокоинбредных сортов, становятся выше, выносливее и дают больше зерна. Недавно исследователи сообщили, что на эту энергию могут оказывать влияние микробы в почве.

«Это действительно интересное открытие. Я удивлен, что его начали изучать только сейчас», — сказал, генетик из Кембриджского университета, который не принимал участия в исследовании, Джайлс Олдройд.

Чарльз Дарвин был одним из первых исследователей, описавших жизнеспособность гибридов. В начале 20 века биологи начали применять эту технологию в сельском хозяйстве, создавая инбредные родительские линии, дающие гибридные семена. К 1940-м годам почти каждый фермер в Соединенных Штатах сажал гибридную кукурузу, и урожайность увеличилась.

Исследователи предложили несколько теорий о причинах жизнеспособности гибридов, но окончательного объяснения так и не появилось.

Генетик растений из Канзасского университета в Лоуренсе Мэгги Вагнер совместно с ее коллегами задалась вопросом, могут ли в этом быть замешаны микробы. Крошечные организмы способны оказывать большое влияние на растения. Например, листья и корни часто заселяются сообществами полезных бактерий и грибов, которые помогают защитить растение от болезнетворных микробов. Некоторые культуры, такие как соевые бобы и другие бобовые, содержат микробы, которые питают их азотом — важным питательным веществом для растений.

В прошлом году госпожа Вагнер с коллегами нашла интересный ключ к разгадке в ходе полевого исследования. Научные сотрудники обнаружили, что у листьев и корней гибридной кукурузы есть микробные сообщества, отличные от тех, которые живут на инбредных сортах кукурузы.

Когда пришла зима и поля оставили под паром, Вагнер попыталась повторить открытие с помощью лабораторного эксперимента. Исследователи поместили семена в пакеты с подобным почве веществом, которое было стерилизовано, чтобы уничтожить все микробы. Затем в некоторые пакеты они добавили простое сообщество почвенных бактерий — семь штаммов, которые, как известно, колонизируют корни кукурузы. Другие пакеты оставили стерильными. Как и ожидалось, при наличии микроорганизмов, гибриды росли лучше, их корни весили на 20% больше, чем у инбредного сорта. Однако, к удивлению исследователей, гибридные и инбредные растения кукурузы росли примерно одинаково в стерильной почве. Вес их корней и побегов практически не отличался.

Открытие подтвердилось, когда ученые повторили эксперимент, добавив полный набор микробов, взятых из почвы, в некоторые из стерилизованных пакетов.

«Что-то в том, чтобы быть гибридом, заставляет растение по-другому взаимодействовать с микробами», — отметила Мэгги Вагнер.

Основываясь на некоторых результатах исследования, команда ученых считает, что микробы замедляют рост инбредных сортов, а не дают им особый толчок.

«Возможно, иммунная система инбредных сортов слишком остро реагирует на доброкачественные микробы, что ставит под угрозу их рост. (Эксперимент не включал в себя никаких патогенов). В качестве альтернативы, гибридные растения могут лучше защищаться от слабых патогенов в почве. У нас запланировано много работы, чтобы развить эту идею», — сообщила госпожа Вагнер.

По словам генетика Олдройда, результаты научной работы подчеркивают необходимость для селекционеров согласовывать генетику сельскохозяйственных культур с микробными сообществами, с которыми они живут.

«Исследование подтверждает важность понимания роли почвенных микробов в повышении продуктивности и устойчивости сельского хозяйства. Это многообещающе», — заявил биолог из Утрехтского университета Корне Питерс.

 

*по информации из открытых источников

 

 

Читайте также:

«Агропродсервіс» імовірно скоротить площі під кукурудзою

Ученые открыли способ, как бактерии проникают в растения кукурузы

Ученые: изменение угла наклона роста корней кукурузы влияет на поглощение азота