Savremena poljoprivredna nauka donela nam je neke super-moćne biljke, i kao što mi ljudi obično radimo, preuzeli smo punu zaslugu za ove neverovatne useve.
Ali nova studija tima predvođena molekularnim mikrobiologom Džejkobom Malounom iz Centra Džon Ines u Velikoj Britaniji pokazala je da možda nismo jedini farmeri uključeni u selekciju pozitivnih osobina. Biljke su same po sebi više nego sposobne da prilagode svoj ekosistem da „uzgajaju“ svoje omiljene vrste mikroba.
Prema analizi tima, ječam (Hordeum vulgare) – usev koji stoji iza većeg dela svetske ponude piva – pažljivo upravlja zajednicama mikroba koje okružuju svoje korene po količini šećera koju oslobađa.
Uprkos auri kontrole industrijske poljoprivrede, ispostavilo se da je glavna dimenzija uzgoja useva pala pod naučni radar: mikrobiom u tlu direktno oko korena biljke, ili „rizosfera“.
Korisni mikrobi mogu doprineti ili prekinuti uspeh biljke. Na primer, biljke koje mogu da iskoriste bakterije Pseudomonas uživaju u prednostima kao što su povećana dostupnost hranljivih materija, potisnuti patogeni i ojačani imuni sistem.
Ali Pseudomonas je prevrtljiv prijatelj: može da kolonizuje širok spektar biljaka domaćina, tako da postoji konkurencija među biljkama da uže najbolje od ove male stoke.
Maloneov tim je želeo da otkrije zašto i kako različite sorte ječma uzgajane u istom zemljištu regrutuju različite korisne rizobakterije i gljive.
Eksperiment je uključivao dve sorte biljaka ječma: jednu koja je 200-godišnji pivarski ječam rodne sorte, Chevallier, i drugu koja je moderna sorta puštena 2004. godine pod nazivom Tipple.
Poljoprivredni usevi se mogu slobodno kategorisati kao domaće sorte ili moderne sorte. „Landrase“ dolazi od nemačke reči landrasse, što znači „seoska rasa“, i iako se njena definicija stalno razvija, usev landrasa može se slobodno shvatiti kao lokalna vrsta pripitomljene biljke koja se vremenom prilagodila svom ekološkom i kulturnom okruženje (a ne kroz namernu selekciju).
Moderne sorte, s druge strane, nisu nužno lokalne, posebno su odabrane i uzgajane za određene genetske osobine, a ponekad su i hibridizovane, često za proizvodnju na industrijskom nivou.
Moderne sorte žitarica kao što je ječam Tipple „intenzivno su uzgajane zbog pozitivnih poljoprivrednih osobina, uključujući visok prinos i sadržaj skroba u semenu, kratku slamu i dobra svojstva slada“, piše tim.
„Iako je uključivanje ovih pozitivnih osobina značajno poboljšalo prinos i kvalitet useva, širi efekat ovih promena na fiziologiju biljaka i ekološki uticaj, a samim tim i održivost rezultujućih useva, slabo se razume“, dodaju oni.
Tim je uzgajao obe vrste ječma iz semena tri nedelje nakon klijanja u kontrolisanoj laboratoriji u stakleniku, a zatim je uzeo uzorak rizosfere iz tri različite biljke za svaku sortu. Nakon inkubacije ovih mikroba na agaru, nasumično su odabrali 20 izolata po biljci, što je rezultiralo sa 120 izolata koji predstavljaju rizosfere svake sorte.
„Uočili smo jasne razlike u obilju rizosfere i mikroba povezanih sa korenom između ove dve sorte, pri čemu je Tipple regrutovao znatno više bakterija Pseudomonas nego Chevallier“, izveštava tim.
Otkrili su da biljke regrutuju Pseudomonas sa specifičnim genetskim i fizičkim karakteristikama, slično kao što ljudski farmer bira svoje useve na osnovu željenih karakteristika.
Biljke sorte tipple imale su veći nivo jednostavnih šećera zvanih monosaharidi u svojim izlučevinama korena, favorizujući Pseudomonas prilagođene da rastu na ovim izvorima ugljenika.
S druge strane, korenje Chevallier-a sadržalo je daleko raznovrsniju rizosferu u mikrobiološkom smislu, odraz kompleksnih izlučevina korena biljaka. Biljke landrasa takođe su imale daleko veću kontrolu nad gljivicama u tlu na svojoj ‘farmi’: vrste Candida su bile skoro potpuno isključene, dok su vrste Saitozima bile snažno obogaćene.
Biljke Tipple, s druge strane, izgledale su nesposobne da utiču na gljive koje su rasle oko njihovog korena, što je rezultiralo smanjenom raznovrsnošću gljiva.
„Naši rezultati podržavaju vezu zavisnu od sorte između rasta biljaka i sastava regrutovanog mikrobioma, što sugeriše da oblikovanje mikrobioma koje vidimo ovde ima stvarne posledice po zdravlje biljaka“, piše tim, dodajući da je ovaj proces složeniji nego što su ranije pretpostavljali. .
„Utvrđivanje stepena do kojeg se fenomeni koje opisujemo ovde mogu posmatrati za useve koji rastu na poljoprivrednim poljima je ključni izazov za buduća istraživanja“, kažu autori.
