Як бактерії допомагають антарктичним рослинам виживати: відкриття українських вчених

Українські дослідники з Національного антарктичного наукового центру (НАНЦ) під керівництвом біологині та полярниці Євгенії Прекрасної провели детальне дослідження ендофітних бактерій — мікроорганізмів, які мешкають усередині рослин і сприяють їх адаптації до несприятливих умов. Проєкт було реалізовано за підтримки стипендії EURIZON Fellowship у співпраці з Національним ботанічним садом імені М. М. Гришка НАН України та Університетом Масарика в Чехії.

У Антарктиці зростає лише два види квіткових рослин — щучник антарктичний (Deschampsia antarctica) і перлинниця південна (Colobanthus quitensis). Ці рослини здатні не лише виживати, а й активно поширюватися у суворих умовах, що довгий час залишалося загадкою для вчених.

Основною темою дослідження стало вивчення ролі симбіотичних бактерій, які живуть всередині рослин, у їх адаптації до стресових факторів. Науковці розшифрували геноми кількох видів цих бактерій і виявили, що вони мають унікальні гени, які сприяють синтезу фітогормонів, зменшенню впливу стресу та покращенню живлення рослин.

Дослідження показало, що ендофітні бактерії активують специфічні гени рослин, які сприяють їх росту і виживанню в низькотемпературному середовищі. Зокрема, вони стимулюють синтез трегалози — природного антиоксиданту, що захищає клітини від ушкоджень, а також амінокислоти триптофану, яка є попередником багатьох рослинних гормонів.

Крім того, бактерії впливають на кількість вторинних метаболітів у рослинах, таких як феноли, флавоноїди та глікозиди. Ці сполуки виконують антиоксидантну функцію і допомагають рослинам боротися зі стресом.

«Ми виявили, що симбіотичні бактерії також впливають на функціонування фотосинтетичного апарату рослин, що сприяє їх ефективнішому використанню енергії сонця навіть за умов обмеженого освітлення», — зазначила Євгенія Прекрасна.

Результати цього дослідження відкривають нові перспективи для розуміння механізмів виживання рослин у екстремальних умовах. Це не лише допоможе у подальшому вивченні антарктичної екосистеми, а й може бути корисним у розробці біотехнологій, які підвищуватимуть стійкість сільськогосподарських культур до кліматичних змін.

«Наші результати свідчать, що симбіотичні бактерії мають потенціал для застосування у біоінженерії, зокрема у створенні „суперрослин“, які зможуть ефективно рости на деградованих чи малопридатних для сільського господарства землях», — додає керівниця проєкту.