Czy rośliny mają mikrobiom?

Nasze ciała są domem dla bilionów niewidocznych dla ludzkiego oka mikroorganizmów, w tym bakterii, grzybów, wirusów i miniaturowych zwierząt. Żyją one na naszej skórze, w ustach, a nawet wewnątrz komórek, gdzie mogą dbać o nasze zdrowie i dobre samopoczucie na wiele różnych sposobów. Żyjące w jelitach bakterie pomagają na przykład rozkładać potencjalnie toksyczne związki z pożywienia, a także syntetyzować potrzebne nam witaminy.

„To właśnie jest mikrobiom”, wyjaśnia stypendystka działania „Maria Skłodowska-Curie” Tania Galindo z ETH-Zurich w Szwajcarii. Dodaje, że właśnie przyjechała z konferencji w Wiedniu, „na której prelegenci często zwracali uwagę na to, że w naszym organizmie jest więcej komórek bakteryjnych niż ludzkich”.

Ale bycie ekosystemem samym w sobie nie jest wyłączną domeną ludzi. Od samego początku istnienia rolnictwa rolnicy rozumieli, że choroby mogą się rozprzestrzeniać z liści lub owoców jednej rośliny na inne. Najwyraźniej miała miejsce jakaś zaraza, która wpłynęła na ich zbiory i źródło utrzymania.

Aby lepiej zrozumieć mikrobiom roślin, naukowcy zastosowali te same metody, które są wykorzystywane w mikrobiologii klinicznej człowieka, izolując i charakteryzując zakaźne mikroorganizmy, by zidentyfikować i zdiagnozować choroby dotykające rośliny.W dzisiejszych czasach fitopatologia, czyli nauka o chorobach roślin, zajmuje się zarówno korzystnymi, jak i negatywnymi aspektami działania mikroorganizmów. Finansowany ze środków UE projekt ROOTPHENOBIOME, nad którym pracowała Galindo, pomaga nam zrozumieć, w jaki sposób wiele gatunków mikroorganizmów żyjących na, wokół i wewnątrz roślin – ich mikrobiom – może pomóc nam w osiągnięciu bardziej zrównoważonego rolnictwa.

„Wiemy, że w glebie i na liściach znajdują się grupy mikroorganizmów, które chronią rośliny przed chorobami i pomagają im zdobywać więcej zasobów”, wyjaśnia. Grupy bakterii żyjące w glebie, takie jak promieniowce, pomagają na przykład w rozkładaniu martwej materii organicznej, umożliwiając roślinom pobieranie cennych składników odżywczych.

„Inną ważną grupą mikroorganizmów są grzyby zwane mikoryzą”, kontynuuje Galindo. „Te odglebowe grzyby mają symbiotyczny związek z korzeniami wielu roślin. Pochłaniają i przenoszą składniki odżywcze z miejsc w glebie, do których nie mogą dotrzeć korzenie roślin, a także wypierają patogeny”. Badania pokazują, że rośliny, których mikrobiom zawiera te grzyby, są zwykle zdrowsze.

Naukowcy odkryli również bakterie wiążące azot, które żyją na korzeniu i wokół niego, pomagając roślinom wiązać więcej tego istotnego składnika odżywczego z powietrza. Azot jest tą częścią cząsteczki chlorofilu, która nadaje roślinom ich zielony kolor. Zatem rośliny, którym brakuje azotu, można często rozpoznać po żółknących liściach.

Badania takie jak te – jak uważa Galindo – mogą pomóc zrewolucjonizować sektor rolnictwa. Zrozumienie i przyswojenie przez konsumentów kwestii zdrowia jelit doprowadziło na przykład do ogromnego popytu na jogurty probiotyczne i inne produkty, które działają w harmonii z naszym mikrobiomem. Dlaczego nie zastosować tej zasady do roślin?

„Dobieranie mikroorganizmów, które odpowiadają konkretnym gatunkom roślin, i odpowiednie zarządzanie nimi mogłoby pomóc nam zmniejszyć ilość stosowanych obecnie środków chemicznych i pestycydów”, mówi Galindo. „To jest naprawdę ważne, bo w tej chwili niszczymy środowisko”.

Galindo wskazuje, że rolnicy zazwyczaj stosują 150 % azotu, którego potrzebują rośliny, ponieważ zanim zdążą go wchłonąć, jego duża część spłynie do dróg wodnych lub zostanie rozłożona przez mikroorganizmy i uwolniona w postaci gazów cieplarnianych.

Zastosowanie mikroorganizmów, które pomagają roślinom w wiązaniu azotu, mogłoby doprowadzić do znacznego zmniejszenia ilości nawozów stosowanych na polach. „Jeśli zrozumiemy, jak działają mikroorganizmy, wówczas będziemy mogli używać ich jako dodatku do lub zamiennika środków chemicznych”, podsumowuje.

Kliknij tutaj, aby dowiedzieć się więcej na temat badań Galindo: Root microbiomes key to sustainable agriculture.