Rośliny, które żyją w glebach silnie zanieczyszczonych metalami ciężkimi, nie są pozostawione same sobie. Naukowcy odkryli, że aktywnie rekrutują określone mikroorganizmy – bakterie i grzyby – które pomagają im radzić sobie w trudnych warunkach środowiskowych. To nowe spojrzenie na interakcje między roślinami a mikroorganizmami może mieć znaczenie dla rolnictwa i ekologicznych metod oczyszczania środowiska.

Rośliny i ich mikrobiologiczni „partnerzy”

Badania prowadzone przez polsko-austriacki zespół naukowy, w tym specjalistów z Małopolskiego Centrum Biotechnologii Uniwersytetu Jagiellońskiego, wykazały, że rośliny nie wchodzą losowo w kontakty z mikroorganizmami, lecz „wybierają” partnerów adekwatnych do swoich potrzeb. W warunkach zanieczyszczenia metalami ciężkimi ta selekcja jest kluczowa dla sukcesu ekologicznego rośliny. W praktyce oznacza to, że różne gatunki roślin przyciągają różne zestawy bakterii i grzybów, które wspomagają ich funkcjonowanie w specyficzny sposób.

W doświadczeniach porównano dwa typy roślin rosnących na terenach z metalami ciężkimi: hiperakumulatory, które intensywnie pobierają i magazynują metale w swoich liściach i łodygach, oraz rośliny, które minimalizują pobieranie toksyn. Okazało się, że każdy typ rośliny „zaprzyjaźniał się” z innym zestawem mikroorganizmów. U roślin hiperakumulujących mikroorganizmy zwiększały zdolność pobierania metali, natomiast u roślin unikających toksyn – wspierały mechanizmy ograniczania ich wchłaniania.

Jak mikroorganizmy wpływają na rośliny

Dotychczas sądzono, że mikroorganizmy oddziałują głównie na skład gleby, na przykład poprzez zmianę ilości rozpuszczonych metali. Nowe badania pokazują jednak, że kluczowy efekt zachodzi wewnątrz samej rośliny. „Partnerzy” mikrobiologiczni modulują ekspresję roślinnych białek transportujących metale, włączając je lub wyłączając w odpowiednim momencie. Taki mechanizm działa jak wewnętrzna komunikacja między mikrobiomem a gospodarzem – rośliną.

Implikacje dla rolnictwa i fitoremediacji

Odkrycie to ma potencjalne zastosowanie w praktyce: dobór mikroorganizmów do nawozów biologicznych lub środków wspomagających oczyszczanie gleby (fitoremediacja) powinien brać pod uwagę nie tylko ich wpływ na właściwości chemiczne gleby, lecz przede wszystkim ich funkcjonalny wpływ na metabolizm roślin. To może zmienić sposób, w jaki projektuje się biostymulatory i związane z nimi technologie, zwiększając efektywność upraw nawet w trudnych warunkach środowiskowych.