Бактерии задействуют серу для солеустойчивости растений
Понимание взаимодействия между бактериями и серой ведет к созданию интересных биотехнологий, которые могут позволить орошать сельскохозяйственные культуры соленой водой.
Бактерии, живущие в корнях некоторых растений, позволяют им хорошо расти, несмотря на соленые условия. Их секретное оружие - запуск метаболизма серы. Это открытие уже помогает разрабатывать новые биотехнологии, которые облегчат орошение сельскохозяйственных культур соленой водой. Это важная перспектива для таких стран, как Саудовская Аравия, которая зависит от энергоемкого опреснения пресной воды.
Некоторые виды полезных бактерий взаимодействуют со своими хозяевами-растениями, помогая им процветать и одновременно способствуя росту растений. В 2013 году ученый-растениевод Хериберт Хирт основал проект Darwin21 с целью использования бактерий пустынных растений для повышения устойчивости сельского хозяйства в засушливых районах. Это привело к выделению бактерии под названием Enterobacter sp.SA187, которая, как выяснилось, может сделать сельскохозяйственные культуры устойчивыми к различным стрессам, включая жару, засуху и солеустойчивость.
Сейчас команда Хирта проанализировала генетические и метаболические изменения, происходящие внутри SA187 и модельного исследовательского растенияАрабидопсис, когда они взаимодействуют в условиях бессолевого и солевого стресса.
"Мы хотели понять молекулярные механизмы, лежащие в основе солеустойчивости, которая возникает в результате взаимодействия растений с SA187, - говорит ученый-растениевод Реваа Джалал, которая получила степень доктора философии в KAUST, а сейчас является доцентом в Университете Джидды.
Обычно, когда растения подвергаются воздействию слишком большого количества соли, их клетки выделяют реактивные формы кислорода, вызывая повреждение клеток, снижая рост растений и урожайность. Исследователи обнаружили, что солевой стресс запускает метаболизм серы в бактериях SA187, живущих внутри корней арабидопсиса.
Это, в свою очередь, приводит к высвобождению метаболитов серы, которые питают серный обмен в растении арабидопсиса, вырабатывая ключевой антиоксидант глутатион, который защищает растение от вызванных солевым стрессом реактивных видов кислорода, позволяя ему расти и процветать, несмотря на стресс.
"Другим ключевым результатом наших исследований стало то, что мы можем заменить защитную функцию SA187 против повреждения растения солевым стрессом путем прямого добавления метаболитов серы, открывая возможность использования пробиотиков в сельском хозяйстве", - говорит Хирт.
Вместе с молекулярным биологом Магедом Саадом и несколькими нынешними и предыдущими студентами Хирт создает стартап, целью которого является создание прорывных технологий, позволяющих обрабатывать семена или растения с помощью SA187, что позволит сэкономить деньги саудовским фермерам и сделать солевое сельское хозяйство реальностью.
"Мы могли бы удовлетворить большую часть мирового спроса на продукты питания, если бы такие знания, как эти, применялись с надлежащими инструментами на засушливых и полузасушливых землях", - говорит постдок Ханин Альзубайди.
