Rastliny vedome kontrolujú vývoj určitých druhov mikróbov v pôde

Vedci z laboratória Berkeley Lab dokazujú zložitý vzťah medzi rastlinami a pôdnymi mikróbmi. Vedci zistili, že rastliny v procese vývoja vytvárajú svoj vlastný koreňový mikrobióm, v rámci ktorého uprednostňujú svoje mikróby, ktoré konzumujú veľmi špecifické metabolity. Štúdia pomohla vedcom určiť spôsoby zvýšenia pôdneho mikrobiómu s cieľom zlepšenia ukladania CO2 a zvýšenia produktivity rastlín.

Mikróby v pôde zlepšujú schopnosť rastlín absorbovať živiny a odolávať suchu, chorobám a škodcom. Sprostredkovávajú konverziu uhlíka v pôde, ovplyvňujú množstvo uhlíka uloženého v pôde, alebo sa uvoľňujú do atmosféry vo forme oxidu uhličitého. Aktuálnosť týchto vlastností pre poľnohospodárstvo a klímu je v súčasnosti dôležitá ako nikdy predtým.

Iba 1 gram pôdy obsahuje desaťtisíce mikrobiálnych druhov. Vedci už dlho vedia, že rastliny ovplyvňujú zloženie pôdneho mikrobiómu v oblasti okolo koreňov formou chemických látok – metabolitov. Vedecká štúdia vedcov z fakulty Berkeley Lab a Kalifornskej univerzity v Berkeley ukázala, že rastliny vedome uprednostňovali, alebo potláčali rovnaké typy baktérií v priebehu času v koreňovej zóne a vytvárali určitú formu synchronizácie medzi vývojom rastlín a mikróbov.

Vedci študovali vzorky koreňov tráv Avena odobraté v prírode. Pri použití hydroponických inštalácií v JGI boli rastliny ponorené v rôznych vývojových štádiách do vody, za účelom stimulácie a uvoľnenia metabolitov a následne boli uskutočnené merania s použitím hmotnostnej spektometrie. Následne sa kultivované pôdne mikróby živili koktailom koreňových metabolitov a vedci zisťovali, aké mikróby preferujú niektoré metabolity.

Bolo zistené, že mikróby žijúce v oblasti koreňov rastlín uprednostňovali stravu bohatšiu na organické kyseliny ako iné mikróby žijúce v pôde.

„Na začiatku rastového cyklu produkujú rastliny veľa cukrov – „cukríkov“, ktoré lákajú veľa mikróbov. V procese dozrievania uvoľňujú rastliny rozmanitejšiu zmes metabolitov vrátane fenolových kyselín. Zistili sme, že práve tie mikróby, ktoré sa stávajú bohatšími v ryzosfére využívajú tieto armomatické metabolity,“ hovoria autori štúdie.

Vedci opisujú tieto fenolové kyseliny ako veľmi špecifické zlúčeniny uvoľňované rastlinami počas ich vývoja. Fenolové kyseliny sú často spojené s ochranou rastlín, alebo komunikáciou medzi rastlinami a mikróbmi. Rastliny môžu uvoľňovať metabolity ako sú fenolové kyseliny za účelom kontrolovať určité druhy mikróbov žijúcich okolo koreňového systému rastlín.

Riadením života určitých mikróbov, ktoré môžu žiť okolo koreňov, tým, že rastliny stimulujú ich zásobovanie živinami, sa rastliny môžu chrániť od menej pre nich priaznivých patogénov. Táto symbióza môže byť narušená človekom, ktorý podľa svojich predstáv aplikuje do pôdy rôzne chemické látky.