Китайские ученые из Даляньского политехнического университета разработали метод защиты томатов от фузариозного увядания – одного из самых разрушительных заболеваний для этой культуры. Специально подобранный консорциум из трех видов почвенных бактерий перепрограммирует метаболизм растения, заставляя его активнее бороться с патогеном. Исследование опубликовано в журнале Plant and Soil.
Фузариозное увядание, которое вызывает почвенный грибок Fusarium oxysporum, наносит серьезный экономический ущерб по всему миру. Грибок поражает сосудистую систему растений, блокируя поступление воды, что приводит к их увяданию и гибели. Существующие методы борьбы – фунгициды, устойчивые сорта и севооборот – не всегда эффективны из-за способности патогена адаптироваться и экологических рисков.
Исследователи создали синтетическое микробное сообщество (SynCom) из трех штаммов бактерий: Bacillus velezensis YY13, Bacillus subtilis JN1 и Pseudomonas chlororaphis JN72. Эти микроорганизмы часто встречаются в почвах, где растения не болеют. Корни томатов обработали этой смесью, а затем заразили растения грибком.
В результате у обработанных растений тяжесть заболевания снизилась на 33,49% по сравнению с контрольной группой, а их биомасса значительно выросла. Бактерии вызвали глубокие изменения во вторичном метаболизме томатов. В корнях в 2,1 раза выросла концентрация фенилопропаноидов, которые укрепляют клеточные стенки и обладают противогрибковыми свойствами. В листьях в 1,8 раза увеличилось содержание флавоноидов с антимикробной активностью.
Ученые выяснили, что под воздействием бактерий растение перераспределяет ресурсы: вместо синтеза структурных компонентов, таких как лигнин, оно направляет их на производство защитных противогрибковых соединений. Этот процесс управляется генами, которые активируются в разных тканях и в разное время, координируя защиту по всему растению.
Наиболее важным открытием стал механизм обратной связи. Обработанные растения начали выделять в почву через корни флавоноиды, которые, в свою очередь, привлекли из окружающей среды еще больше полезных бактерий. Это создает самоподдерживающуюся систему, которая усиливает защитный эффект. Авторы называют этот процесс «фитомикробной петлей».
Разработка открывает перспективы для создания биологических препаратов, способных защитить различные сельскохозяйственные культуры от почвенных патогенов. Такие микробные сообщества могут стать экологичной альтернативой химическим фунгицидам.