Objeven přirozený mechanismus, který pomáhá místním rostlinám odolávat extrémnímu suchu

Mezinárodní studie analyzovala proces probíhající v půdní mikrobiotě, který může zlepšit adaptační schopnosti některých druhů.

Podle mezinárodního výzkumu si půdní mikrobiota může pamatovat klima z minulosti a pomáhat místním rostlinám odolávat suchu.

Mikrobiota půdy se skládá ze souboru mikroorganismů žijících v zemi, jako jsou bakterie, houby a viry. Zde vědci objevili mechanismus, který může rostlinám pomoci odolávat suchu.

Studie byla provedena odborníky z Velké Británie, USA, Mexika a Kapverd. Byla publikována v časopise Nature Microbiology.

Odborníci prokázali, že takzvaná ekologická paměť půdních mikroorganismů může zvýšit odolnost rostlin vůči nedostatku vody, ačkoli tento efekt nebyl pozorován u kukuřice.

Vědci z Velké Británie, USA, Mexika a Kapverdských ostrovů publikovali v časopise Nature Microbiology objev týkající se ekologické paměti mikroorganismů.

Tento objev nabývá na významu v souvislosti s rostoucí četností a intenzitou such, způsobených změnou klimatu, které ohrožují zemědělství a přírodní ekosystémy.

Objev učinili vědci z Nottinghamské univerzity ve Velké Británii ve spolupráci s kolegy z Kansaské univerzity v USA, Národní autonomní univerzity v Mexiku a Ministerstva zemědělství a životního prostředí Kapverd.

Mikrobiota půdy, sucho a ekologická paměť

Ekologická paměť půdních mikroorganismů zvyšuje odolnost místních rostlin vůči nedostatku vody, ale nemá příznivý vliv na kukuřici.

Dlouhotrvající a intenzivnější sucha způsobená změnou klimatu představují rostoucí hrozbu pro výnosy zemědělských plodin a stabilitu ekosystémů.

Výzkumný tým vycházel z hypotézy, že půdní mikroby se nejen přizpůsobují podmínkám prostředí, ale také si mohou „pamatovat“ minulé klimatické události, což ovlivňuje jejich reakci na budoucí sucha.

Hlavním cílem bylo analyzovat, zda historie srážek ovlivňuje složení a funkce půdní mikrobioty a zda toto „dědictví“ mikroorganismů může změnit reakci rostlin na sucho.

Porozumění těmto mechanismům je důležité pro vývoj odolnějších plodin a ochranu biologické rozmanitosti v podmínkách, kdy klimatická proměnlivost vyžaduje nová řešení pro zemědělství a správu životního prostředí.

Ekologická paměť v akci

Klimatické změny a intenzivní sucha podněcují hledání řešení založených na půdní mikrobiotě.

Pro účely výzkumu vědci vybrali šest luk v Kansasu v USA, které mají široký gradient srážek.

Pomocí sekvenačních metod a pokročilých metod genetické analýzy analyzovali mikrobiotu a mikrobiální geny spojené s historií srážek na každém pozemku.

V experimentální fázi vystavili rostliny, jako je kukuřice prosa (Tripsacum dactyloides) a kukuřice, kontrolovaným podmínkám sucha. Použili půdy s různou úrovní srážek v minulosti.

Experiment umožnil pozorovat, jak mikrobiální paměť ovlivňuje reakci rostlin na vodní stres.

Výsledky ukázaly, že mikrobiota půdy s nízkou úrovní srážek v minulosti pomáhala místním rostlinám lépe odolávat suchu.

Kukuřice nevyužila mikrobiologickou paměť půdy, což naznačuje, že společná evoluce s místními mikroby je klíčem k odolnosti rostlin.

Jak je uvedeno v časopise Nature Microbiology, výsledky ukazují, „jak historický vliv vodního stresu mění mikrobiotu půdy, což ovlivňuje budoucí reakci některých druhů rostlin na sucho“.

Na rozdíl od toho kukuřice nezískala stejnou výhodu, což naznačuje, že schopnost využívat mikrobiální paměť závisí na každém druhu.

Genetická analýza ukázala, že mikrobiota suchých půd změnila expresi genů v kořenech místních rostlin, zejména těch, které souvisejí s efektivitou využívání vody a transpirací.

Tento účinek přetrvával i po pěti měsících experimentální sucha. To dokazuje odolnost mikrobiální ekologické paměti.

V případě kukuřice mikrobiota půdy nedokázala stabilizovat reakci na sucho a zlepšit klíčové fyziologické vlastnosti, jak tomu bylo u místní rostliny.

Vědci zdůrazňují nutnost dalšího výzkumu pro využití mikrobiální ekologické paměti při velkoplošném pěstování zemědělských plodin a zvýšení jejich odolnosti vůči suchu.

Studie naznačuje, že tento rozdíl lze vysvětlit společnou evolucí místních rostlin a místních mikroorganismů, protože kukuřice, která není původní v této oblasti, nemá společnou evoluční historii s půdní mikrobiotou.

Vědci doporučili prohloubit studium ekologické paměti mikroorganismů, aby bylo možné vyvinout strategie pro zvýšení odolnosti plodin vůči suchu.

Mezi omezeními této práce je třeba poznamenat, že výsledky jsou založeny na kontrolovaných experimentech a omezeném počtu druhů rostlin.

Kromě toho bude pro přenos těchto výsledků do velkých zemědělských systémů zapotřebí dalšího výzkumu.