Кукуруза заманивает полезных микробов при помощи феромонов

Кукуруза выделяет в почву особые вещества, которые привлекают к корням растения некоторые виды бактерий, производящих полезные для злака вещества, и одновременно являются ядом для других микроорганизмов, заявляют британские биологи в статье, опубликованной в журнале PLoS One.

"Мы давно знали, что некоторые растения выделяют различные соединения из своих корней, которые привлекают микробов. На самом деле, почва вокруг корней растений кишит бактериями, плотность "населения" которых примерно в 100 раз выше, чем в свободной почве. Как правило, их привлекают простые вещества - сахара и органические кислоты - неплохие источники энергии для бактерий. Более сложные вещества не считались привлекательными, так как они обычно являются токсичными для микробов", - пояснил руководитель группы биологов Эндрю Нил (Andrew Neal) из Ротамстедского исследовательского центра в городе Хэртфордшир (Великобритания).

Нил и его коллеги изучали состав химических веществ, которые выделяются в почву корнями молодых ростков кукурузы. Помимо обычного набора простых углеводородов и карбоновых кислот, ученые обнаружили множество молекул, относящихся к классу бензоксазиноидов. Это сложные органические соединения, в состав которых входит несколько углеводородных колец, в структуре которых присутствуют атомы азота и кислорода.

Как отмечают биологи, данные вещества обычно используются растениями для защиты листьев и побегов от паразитов, обитающих не под землей, а на поверхности почвы. Несмотря на токсичность бензоксаноидов, подземные микроорганизмы чувствовали себя неплохо и даже стремились попасть туда, где этих веществ было особенно много.

Авторы статьи попытались разрешить этот парадокс, изучив геном одной из таких почвенных бацилл - грам-негативной палочки Pseudomonas putida. Эта бактерия устойчива к многим токсинам и способна питаться практически любой органикой, в связи с чем некоторые ученые предлагают использовать ее для очистки сточных вод и разложения отработанных углеводородных продуктов - минерального масла, растворителей и других веществ.

Анализ генома показал, что часть генов Pseudomonas putida была связана с бензоксазиноидами. Как утверждают ученые, такие фрагменты ДНК позволяли бактерии находить молекулы этого вещества и разлагать их. Кроме того, появление бензоксазиноидов в питательной среде "включало" другие гены, которые заставляли микроорганизм выделять в окружающую среду железо, фосфор и другие полезные вещества.

"Теперь у нас есть свидетельства того, что Pseudomonas putida использует эти токсичные вещества в качестве "маяка", по сигналу которого они движутся в сторону корней кукурузы. Бациллы не только доставляют питательные вещества растениям, но и конкурируют с болезнетворными микробами, тем самым снижая их число", - продолжил Нил.

Ученые планируют продолжить свое исследование и изучить других бактерий, обитающих у корней кукурузы.

"Следующим важным шагом станет определение состава сообщества микробов, который задается корневыми феромонами кукурузы, и определить то, какие положительные эффекты оказывает каждый микроорганизм на скорость роста растения, его здоровье и качество почвы", - заключает другой участник группы Журриан Тон (Jurriaan Ton) из университета Шеффилда (Великобритания).