Naukowcy z University of California w Riverside odkryli, że konkurencja między szczepami pożytecznych bakterii w glebie obniża korzyści dla rośliny-gospodarza.

Publikacja ukazała się na łamach czasopisma Current Biology (https://doi.org/10.1016/j.cub.2023.06.081).

"Mówiąc dokładniej, odkryliśmy, że konkurencja między szczepami, która występuje w glebie, zanim bakterie zainfekują korzenie, powoduje, że mniej bakterii kolonizuje roślinę, co ostatecznie daje jej mniejsze korzyści" – powiedział prof. Joel Sachs, który kierował zespołem badawczym.

"Symbiozę często badamy w sterylnych warunkach, w których pojedynczy szczep bakterii jest wprowadzony do sterylnego gospodarza. Nasze eksperymenty pokazują, że uczynienie tego systemu nieco bardziej złożonym – po prostu używając dwóch szczepów bakterii na raz – zasadniczo zmienia równowagę korzyści, jakie otrzymuje gospodarz, przekształcając nasze rozumienie symbiozy" – tłumaczy prof. Sachs.

Użycie bakterii z rodzaju Rhizobium jest jedną ze strategii zrównoważonego rolnictwa, mającą na celu zmniejszenie użycia nawozów sztucznych. Bakterie te tworzą na korzeniach roślin motylkowych brodawki i wiążą azot atmosferyczny, przekazując go następnie roślinom. Od dawna podejmuje się próby zrównoważonego nawożenia upraw roślin strączkowych, np. soi, orzeszków ziemnych czy grochu, używając Rhizobium.

Prof. Sachs zwraca jednak uwagę, że taka inokulacja rzadko kończy się sukcesem.

"Kiedy hodowcy inokulują swoje uprawy wysokiej jakości bakteriami z rodzaju Rhizobium – szczepami, które wiążą dużo azotu – te 'elitarne' szczepy przegrywają z rodzimymi bakteriami, które już znajdują się w glebie i przynoszą roślinom niewiele korzyści lub nie przynoszą ich wcale" – wyjaśnia.

Naukowcy zaznaczają, że oprócz badań, które mają na celu zidentyfikowanie szczepów pożytecznych dla roślin, kluczowe są także eksperymenty, które sprawdzą konkurencyjność danego szczepu względem całego panelu innych szczepów bakteryjnych. Taki układ badawczy staje się jednak dużo bardziej skomplikowany.

"Aby zidentyfikować te [pożyteczne] bakterie, zazwyczaj dodalibyśmy jeden szczep bakteryjny do rośliny w laboratorium i wykazali, że roślina rośnie znacznie lepiej ze szczepem niż bez niego. Jednak w terenie roślina jest już pokryta drobnoustrojami, co komplikuje sprawę. W naszych eksperymentach przeszliśmy od używania jednego szczepu do dwóch, aby zobaczyć, jaki wpływ ma to na wzrost roślin. Co ciekawe, przy zaledwie dwóch szczepach wiele naszych przewidywań się nie sprawdziło" – powiedział Arafat Rahman, były doktorant w laboratorium Sachsa i pierwszy autor artykułu naukowego.

Jak wyjaśnia Rahman, należy również brać pod uwagę działanie na mikroorganizmy doboru naturalnego i wynikający z tego fakt, że niektóre szczepy mogą być wysoce konkurencyjne, jeśli chodzi o zdolność infekowania korzeni, ale jednocześnie nie muszą to być te same bakterie, które przyniosą najwięcej korzyści roślinie.

Badacze dodają, że aby w pełni wykorzystać potencjał pożytecznych bakterii, trzeba zrozumieć oddziaływania zachodzące pomiędzy szczepami w środowisku. (PAP)

doc/ zan/