Взаимодействие растений и микроорганизмов в ризосфере при водном стрессе

Изменение климата, сопровождающееся экстремальными температурами, погодными явлениями и режимами выпадения осадков, представляет серьёзную глобальную проблему для земледельцев засушливых регионов, которые в настоящее время противодействуют этим изменениям агротехническими методами и выращиванием засухоустойчивых культур. Растения компенсируют водный стресс, изменяя надземные поверхности для контроля транспирации и регулируя гидравлическую проводимость корней, чтобы увеличить поглощение воды. Эти реакции дополняются метаболическими перестройками, связанными с активацией фитогормональной сетью путей стрессового ответа, что приводит к снижению фотосинтетической активности и накоплению метаболитов, поддерживающих осмотический и окислительно-восстановительный гомеостаз. Поддерживаемые растениями филогенетически разнообразные микробные сообщества повышают засухоустойчивость хозяина, регулируя уровень фитогормонов в ризосфере и образуя биоплёнки, удерживающие воду. Засушливые районы внутренней части Тихоокеанского Северо-Запада США демонстрируют взаимозависимость сельскохозяйственных культур засушливых регионов и связанных с ними микробиот. Местные виды Pseudomonas, отобранные длительной монокультурой пшеницы, подавляют корневые заболевания благодаря продукции антибиотиков, причём влажность почвы является критическим фактором, определяющим распределение, динамику и активность этих бактерий. У псевдомонад, продуцирующих у пшеницы фена-зиновые антибиотики, ризосферные биоплёнки были более обильными, а устойчивость к засухе — выше, что указывает на роль этих антибиотиков в ослаблении водного стресса. Исследования транскриптома и метаболома свидетельствуют о важности осмопротекторов, происходящих из корневых экссудатов пшеницы, для адаптации этих псевдомонад к образу жизни в ризосфере и подтверждают, что обмен метаболитами между корнями растений и микроорганизмами существенно влияет на подземный микробиом растений и формирует его в условиях водного стресса.