Динамика химического состава корневых экссудатов и субстратные предпочтения микроорганизмов определяют закономерности формирования микробного сообщества ризосферы

Как и все высшие организмы, растения эволюционировали в окружении микроорганизмов, что повлияло как на их эволюцию, так и на современную экологию. Взаимодействия корней растений с почвенными микроорганизмами имеют решающее значение для приспособленности растений в естественных условиях. Учитывая совместную эволюцию растений и микроорганизмов и огромную значимость их взаимодействий, было выдвинуто предположение, подтверждаемое всё большим числом исследований: растения могут регулировать состав микробного сообщества ризосферы, способствуя росту микроорганизмов, повышающих приспособленность растений в конкретной экосистеме. Сочетая сравнительную геномику и экзометаболомику, мы показали, что запрограммированные процессы развития растений (Avena barbata) приводят к устойчивым закономерностям изменения химического состава корневых экссудатов. Эта последовательная смена химического состава ризосферы взаимодействует с предпочтениями микроорганизмов к субстратам, используемым в метаболизме, которые можно предсказать по последовательностям геномов. В частности, мы обнаружили, что бактерии ризосферы предпочитают потреблять выделяемые растениями ароматические органические кислоты: никотиновую, шикимовую, салициловую, коричную и индол-3-уксусную. Взаимодействие признаков растений, определяющих выделение экссудатов, и признаков микроорганизмов, связанных с поглощением субстратов, формирует наблюдаемую картину сборки микробного сообщества в ризосфере однолетнего злака. Это открытие даёт механистическое объяснение формирования микробных сообществ ризосферы и указывает на перспективное направление для целенаправленного изменения её микробиома с целью получения полезных эффектов.