В исследовании, результаты которого опубликованы в журнале PLOS Biology, ученые использовали ярко-красные пигменты свеклы – беталаины, – чтобы отследить, когда почвенные грибы начинают колонизировать корни живых растений. Новость появилась на официальном сайте Кембриджского университета.
Почти все культурные растения образуют ассоциации с определенным типом грибов – грибами арбускулярной микоризы – в почве, что значительно увеличивает площадь поверхности их корней. Это взаимовыгодное взаимодействие повышает способность растения усваивать питательные вещества, жизненно важные для роста.
Чем больше питательных веществ получают растения естественным путем, тем меньше требуется искусственных удобрений. Понимание этого естественного процесса – задача постоянных исследований.
«Теперь мы можем проследить, как отношения между грибами и корнями растений развиваются в реальном времени с момента их контакта. Раньше мы понятия не имели об этом процессе, потому что не было возможности визуализировать это на живом растении без сложной микроскопии», – отмечает доктор Себастьян Шорнак из Кембриджского университета, ведущий автор статьи.
Исследователи сконструировали два модельных вида растений – бобовое и табачное растения – так, чтобы они производили хорошо заметные беталаиновые пигменты, когда в их корнях есть грибы арбускулярной микоризы. Для этого ученые объединили контрольные области двух генов, активируемых микоризными грибами, с генами, которые синтезируют пигменты беталаина красного цвета.
Затем растения выращивали в прозрачной структуре, чтобы была видна корневая система и изображения корней можно было делать с помощью планшетного сканера, не беспокоя образцы.
Используя свою технику, исследователи смогли выбрать красные пигментированные части корневой системы, чтобы внимательнее наблюдать за грибком, когда он проникает в отдельные клетки растения и формирует сложные древовидные структуры – арбускулы, – которые растут внутри корней растения. Арбускулы поглощают питательные вещества из почвы, которые в противном случае были бы недоступны для растений.
Преимущество этого нового метода заключается в том, что растение не нужно выкапывать из земли, чтобы увидеть корни, а также нет необходимость использовать химикаты или дорогостоящую микроскопию. Пигменты свеклы имеют особый цвет, поэтому их очень легко увидеть. Они являются натуральными пигментами, поэтому хорошо переносятся растениями.
Грибы микоризы вызывают все больший интерес в сельском хозяйстве. Этот новый метод дает возможность отслеживать присутствие симбиотических грибов в почвах, что позволит выбрать грибы, которые быстрее всего колонизируют растения и принесут наибольшую пользу в сельскохозяйственных сценариях. С их помощью можно будет в будущем повышать урожайность экологически устойчивым способом.
[Фото: TEMUR YUNUSOV AND ALFONSO TIMONEDA]
