Чтобы выжить на бедных питательными элементами почвах, деревья научились использовать бактерии, которые переводят минералы в доступную для растений форму. Французские ученые смогли обнаружить род бактерий, которые снабжают растения железом.
Часто можно увидеть растения, которые прекрасно себя чувствуют на крайне бедных почвах (например, песчаных). Ученых из Центра биогеохимии лесных экосистем в Нанси (Франция) интересовал вопрос, как деревья, растущие на бедных кислых почвах, получают питательные вещества. «Вполне естественно предположить, что влагу они получают с атмосферными осадками, а питательные вещества -- частично из почвы, в результате разложения хвои, листьев или сухих ветвей, или мертвых корней. Только этого явно недостаточно», -- говорит ведущий автор исследования Кристоф Калварузо (Christophe Calvaruso).
Сообщество бактерий, грибов и растений
Ученые обнаружили дополнительных поставщиков неорганических питательных элементов таким растениям – ими оказались грамотрицательные бактерии рода Burkholderia. По словам доктора Калварузо, бактерии образуют сообщества с широко распространенным грибом -- ложнодождевиком Scleroderma citrinum. А гриб образует микоризу с хвойными и широколиственными породами деревьев.
Как объясняют ученые, богатейшим источником неорганических элементов питания считаются почвенные минералы. Но в составе минералов элементы абсолютно бесполезны для растений. Здесь им на помощь приходят грибы и бактерии. Они обитают в ризосфере – особом слое почвы, где расположены корни растений. На протяжении десятилетий ученые считали, что биологическое выветривание связано с действием грибов, живущих в симбиозе с высшими растениями, -- микоризе. Микоризу образуют почти все голосеменные растения, 80-90% всех двудольных покрытосеменных. Гифы гриба очень тонкие, поэтому они спокойно проникают в поры минералов. Так происходит постепенное их разрушение – выветривание. Таким способом микориза обеспечивает растение фосфором, кобальтом, цинком. А растение в обмен поставляет грибу углеводы, аминокислоты и фитогормоны.
Бактерии, бескорыстно помогающие растениям
Рядом с микоризой, как показало исследование доктора Кальварузо, благополучно живут и бактерии. Ученые исследовали почву в хвойно-широколиственном лесном массиве в Центральной Франции. Они отобрали образцы почвы рядом с корнями дуба, бука и норвежской ели и определили содержание и видовую принадлежность обитающих в этом слое бактерий. В качестве контроля ученые рассматривали почву открытых участков, где деревьев не было. «Наши результаты говорят, что деревья разработали свою стратегию. Они «выбирают» те виды бактерий, которые работают наиболее эффективно – сообщества бактерий рода Burkholderia, которые выделяют железо из биотита, в результате это железо поступает в растения. Причем эти бактерии обитали только рядом с растениями, на открытых участках их не оказалось», -- пишут авторы.
По словам ученых, теперь перед ними стоит задача выяснить, связаны ли как-то эти бактерии с микоризой или, возможно, существует прямая симбиотическая связь между ними и растениями. В планах исследователей также рассмотреть побольше других видов древесных растений и связанных с ними сообществ бактерий.
Статья французских ученых Influence of Forest Trees on the Distribution of Mineral Weathering-Associated Bacterial Communities of the Scleroderma citrinum Mycorrhizosphere опубликована в июльском номере журнала Applied and Environmental Microbiology.
