Мурашині фермери посилюють живлення рослин

Мурашині ферменти посилюють живлення рослин фекаліями, пропонуючи підказки щодо майбутньої продовольчої безпеки

Люди почали обробляти врожаї близько 12 000 років тому. Мурахи займаються цим досить довго. Мурахи-лісорізи, найвідоміші фермери комах, належать до лінії комах, які ведуть грибні ферми на основі подрібнених рослинних речовин понад 50 мільйонів років. Однак розведення мурашок квіткових рослин розпочалося зовсім недавно, приблизно 3 мільйони років тому на островах Фіджі.

Дослідження під керівництвом доктора Гійома Хоміцкі з Департаменту рослинництва Оксфордського університету показали, що мільйони років землеробство мурашок переробило фізіологію рослин. Сільськогосподарські мурахи відкладають багаті азотом фекалії безпосередньо всередині рослин, що призвело до еволюції цих надпоглинаючих рослинних структур. Це означає, що поживні речовини, похідні мурашок, активно спрямовуються на гіперпоглинаючі ділянки, а не відкладаються в результаті побічних продуктів. Це нове розуміння може запропонувати важливі підказки у нашій боротьбі за продовольчу безпеку.

Доктор Хоміцкі, провідний автор дослідження, каже: «Швидкість, з якою рослини можуть засвоювати азот, є ключовим обмеженням швидкості росту рослин. Більшість рослин, включаючи наші культури, забирають азот із ґрунту і, отже, не піддаються природному впливу дуже високих концентрацій азоту. Тут мільйони років мурахи відкладали багаті на азот фекалії безпосередньо всередині рослин '. Поточна робота має на меті розшифрувати генетичну основу надпоглинаючих рослинних структур, виявлених у цьому дослідженні, які в кінцевому підсумку можуть бути перенесені на наші культури і, таким чином, збільшити швидкість їх поглинання азоту.

Це унікальний вид фермерського господарства, де мурахи вирощують не лише їжу, а й свій будинок: рослини забезпечують готові порожнини, в яких гніздяться мурахи. Цей взаємозв'язок є важливим для обох сторін: мурахи втратили здатність будувати гнізда, як у більшості інших мурашок, що мешкають на тропічних деревах, а рослини - це епіфіти (рослини, що ростуть на поверхні дерев) - покладаються на мурах поживні речовини та захист.

Щоб перевірити, чи не змінилося живлення рослин, вирощених мурахами, Хоміцкі відстежував відклад поживних речовин мурахами всередині цих рослин на острові Фіджі. У вирощуваних на фермах видах рослин спеціалізовані мурахи випорожнюються виключно на гіперпоглинаючих бородавках на стінках всередині рослини. У близькоспоріднених не вирощуваних рослин рослин, що мешкають в одних і тих же тропічних лісах Фіджі, мурахи не виявляють такої поведінки в сільському господарстві. Це дослідження показує, що подібні гіперпоглинаючі бородавки неодноразово еволюціонували в рослинах, колонізованих землеробськими мурахами.

Дослідження, опубліковане сьогодні в журналі New Photologist, виявляє, що завдяки тому, що фермери-комахи постачають свої посіви поживними речовинами, вони можуть змінити живлення сільськогосподарських культур, а у випадку з мурахами це призвело до еволюційних змін обох партнерів; мурах і рослин.

Професор Реннер з Мюнхенського університету і старший автор дослідження сказав: "Одомашнення рослин мурахами призвело до> 2-кратного збільшення поглинання азоту, одержуваного мурахами, і ця щільна переробка поживних речовин є ключовим активом для того, щоб епіфіти жили в неґрунтових навісах '.

Це підтверджує думку про те, що мільйони років землеробство мурашок переробило фізіологію рослин, переходячи від поживних речовин, похідних від мурашок, як побічних продуктів, до активного та цілеспрямованого запліднення на гіперпоглинаючих ділянках. Подібно до нашого "точного сільського господарства", де пристрої та дрони, керовані комп'ютером, використовуються для націлювання поживних речовин на місця в полі, де вони найбільш потрібні, ці мурахи розвинули особливий вид точного землеробства. Вони спрямовують поживні речовини на певні тканини рослин, які гіперпоглинають.