Новости

Jul 03, 2023

Влияние добавления простейших на выживаемость инокулянтов Bacillus и динамику почвенного микробиома

ISME Communications, том 2, номер статьи: 82 (2022 г.) Цитировать эту статью 2262 Доступ 3 Цитирования 2 Подробности об альтметрических метриках Избирательное хищничество протистами бактериальных клеток является важным

ISME Communications, том 2, номер статьи: 82 (2022 г.) Цитировать эту статью

2262 Доступа

3 цитаты

2 Альтметрика

Подробности о метриках

Избирательное хищничество протистов в отношении бактериальных клеток является важным регулятором почвенных микробиомов, который может влиять на успех выброса бактерий в почву. Например, на выживаемость и активность интродуцированных бактерий может влиять избирательный выпас местных сообществ или инокулянт, но это остается плохо изученным. В настоящей работе мы исследовали влияние внесения в почву двух видов простейших, Rosculus terrestris ECOP02 и/или Cerocomonas lenta ECOP01, на выживаемость инокулянтов Bacillus mycoides M2E15 (BM) или B. pumilus ECOB02 (BP). Мы также оценили влияние бактериальной инокуляции с добавлением простейших или без него на численность и разнообразие местных почвенных бактериальных и протистских сообществ. Хотя добавление обоих простейших снижало выживаемость BM, их присутствие, наоборот, увеличивало численность BP. Избирательное хищничество протистов определяет появление этих бактериальных инокулянтов посредством изменения структуры микробиома почвы и общей численности бактерий. В эксперименте БП присутствие интродуцированных простейших изменило структуру почвенного сообщества и уменьшило численность почвенных бактерий в конце эксперимента, что способствовало выживанию инвазионов. При этом интродуцированные простейшие не модифицировали структуру почвенного сообщества в эксперименте с БМ и снижали влияние инокулянтов БМ + Простейшие на общую численность почвенных бактерий. Наше исследование подтверждает мнение о том, что, при условии, что добавленные простейшие не питаются преимущественно бактериальными инокулянтами, их хищническое поведение можно использовать для управления микробиомом почвы для повышения успеха бактериальных инокуляций за счет снижения конкуренции за ресурсы с резидентными почвенными микробными сообществами.

Глобальный спрос на продовольствие вскоре превысит глобальное производство сельскохозяйственных культур [1], поскольку нынешнее население мира может достичь 9,8 миллиардов человек в 2050 году [2]. Увеличение производства продуктов питания было достигнуто в основном за счет интенсификации сельского хозяйства, что породило множество экологических проблем [3]. Чтобы противодействовать воздействию современных методов ведения сельского хозяйства на окружающую среду, несколько стран инвестируют в разработку микробных инокулянтов [4] для повышения урожайности сельскохозяйственных культур за счет снижения зависимости сельскохозяйственных культур от удобрений и пестицидов [5,6,7]. Однако адаптация микробных инокулянтов для успешного применения в полевых условиях остается исключительно сложной задачей. Одним из основных ограничений является неспособность многих инокулянтов поддерживать высокую плотность населения после интродукции [8], поскольку они должны преодолевать зачастую интенсивное абиотическое и биотическое противодавление со стороны почвенного микробиома [9, 10]. Механизмы, вызывающие это противодавление, часто объясняются конкуренцией и антагонизмом ресурсов, что приводит к низкой выживаемости инокулянта [11,12,13]. Однако другие механизмы, контролирующие плотность бактерий в почве, такие как активность фагов и протистов, могут влиять на прибывающие и резидентные бактерии, потенциально влияя на судьбу интродуцированных микробов. Хотя хищничество простейших (определяемых как гетеротрофные протисты) признано «нисходящим» регулятором, управляющим структурой и функцией почвенного микробиома [14, 15], этот аспект редко включается в исследования судьбы микробных инокулянтов в почве. .

В последнее время использование простейших в качестве инокулянтов отдельно или параллельно с бактериальными инокулянтами было предложено для нескольких целей. Во-первых, бактериоядные свойства простейших могут приводить к высвобождению питательных веществ, учитывая, что соотношение C:N у простейших часто выше, чем у их бактериальной добычи [16]. Таким образом, в ризосфере простейшие могут способствовать минерализации питательных веществ, что приносит пользу растениям [17]. Более того, простейшие могут также выступать в качестве агентов биоконтроля из-за их хищничества в отношении патогенов растений [18] и секреции внеклеточных соединений с бактерицидными свойствами [19]. Они также могут повысить иммунитет растений и гормональный баланс [20, 21].