Растенията, отглеждани в почвата, се колонизират от различни микроби, общо известни като растителна микробиота, която е от съществено значение за оптималния растеж на растенията в природата и предпазва растението гостоприемник от вредното въздействие на патогенните микроорганизми и насекоми. Въпреки това, в лицето на усъвършенствана имунна система на растенията, която е еволюирала да разпознава микробно-свързани молекулярни модели (MAMPs) - запазени молекули в рамките на микробен клас - и да предизвика имунен отговор, не е известно как микробите, обитаващи почвата, са в състояние да колонизират корени на растенията. Сега изследователите на MPIPZ, водени от Пол Шулце-Леферт, и изследователи от Университета на Каролина, водени от Джефри Л. Dangl показват, в две отделни проучвания, че подгрупа от коменсални бактерии е в състояние да потисне сектор от имунната система на растенията и да колонизира корените на растенията, когато присъстват както имуносупресивни, така и неподтискащи бактерии, в контекста на микробна общност.
Растенията са развили вродена имунна система, за да се предпазят от патогени, включително разпознаването на MAMP, извлечени от микроби, чрез рецептори за разпознаване на модели (PRR), които се намират на повърхността на растителните клетки. Разпознаването на MAMPs от PRRs води до MAMP-задействан имунитет (MTI), което води до ограничаване на пролиферацията на патогени. Въпреки това, оставен неконтролиран, хроничният MTI може също да доведе до инхибиране на растежа на растенията, явление, известно като компромис между растежа и защитата. Патогените са развили различни механизми за потискане на MTI, свойство, което изненадващо е открито и в подгрупа от невредни коменсални бактерии на кореновата микробиота. Тези бактерии са измислени като „имунно-супресивни” микроби, за разлика от „не-супресивните” коменсални микроби, които не могат да потискат MTI. Сега се оказа, че наличието на имуносупресивни микроби в растителната микробиота може да потисне част от имунния отговор на гостоприемника, като същевременно благоприятства колонизирането на опортюнистични патогени - инфекциозни микроорганизми, които обикновено са безвредни за своя гостоприемник, но могат да причинят заболяване при благоприятни условия ставай.
За да оценят първо способността на коменсалните бактерии на корените на растенията да пречат на свързаното със защитата инхибиране на растежа на корените (RGI), първият автор Ka-Wai Ma и колеги използваха систематична колекция от бактериални щамове, изолирани от корените от Arabidopsis thaliana. Авторите демонстрират, че след три седмици съвместно култивиране на бактериите с Arabidopsis thaliana в присъствието на flg22 - една от най-изучаваните молекули, получени от микроби, за които е известно, че предизвикват имунни отговори на растенията - 41% от бактериалните щамове в колекцията са били в състояние да пречат на RGI. Тази способност изглежда не е специфична за определен тип бактерия в растителния микробиом, тъй като е открита в целия спектър от свързани с растителната микробиота бактерии, включително Actinobacteria, Proteobacteria, Bacteroidetes и Firmicutes.
След това изследователите изследват ефекта на синтетичните общности (SynComs), съставени изключително от имуносупресивни или несупресивни бактерии върху растенията гостоприемници чрез оценка на RGI и генната експресия, задействана от flg22, но също и реакцията на самите SynComs в резултат на стимулиране на имунния отговор на растенията от flg22. Интригуващо, те откриха, че докато SynComs, съставени изключително от имуносупресивни бактерии, възпрепятстват RGI, SynComs, съставени от неподтискащи бактерии, не. След това учените демонстрираха, че активирането на имунния отговор на растението гостоприемник от flg22 променя състава на кореновата микробиота в растенията, колонизирани от несупресивни SynComs, находка, която не се наблюдава в кореновата микробиота, съставена от имуносупресивни бактерии или смес от двете. Освен това, анализът на растения, колонизирани изключително от имуносупресивни SynComs, доведе до променена генна експресия в гостоприемника, по-специално, понижаване на подгрупа от имунно-свързани гени и повишена чувствителност към тествани опортюнистични растителни патогени. Взети заедно, тези резултати показват, че супресивните и несупресивните бактериални коменсали модулират отговора на гостоприемника по различни начини, главно чрез насърчаване или възпрепятстване на MTI отговорите и че трябва да се постигне баланс между двата типа бактериални щамове, за да се поддържа хомеостазата на растенията.
Констатациите на авторите категорично предполагат, че за да се постигне здравословен баланс между растежа на растенията и защитата на растенията и следователно да се поддържа хомеостазата на микроби и растения, микробиота на корените на растенията трябва да съдържа както имуносупресивни, така и неподтискащи бактериални щамове в балансирани пропорции. Наличието на твърде много или недостатъчно количество от двата вида бактерии в растителната микробиота може да бъде пагубно за растенията, тъй като може да доведе до повишена чувствителност към болести и лош растеж на растенията. Според първия автор Ка-Вай Ма: „Въпреки че е известно, че растенията имат тясна връзка с тяхната микробиота, изненадващо, ние все още нямаме пълно разбиране за тяхното влияние върху имунната система на растенията. Това проучване служи като добър пример за това как балансираната микробиота е важна за модулиране на интересни характеристики на растенията. От гледна точка на транслация, тези открития имат потенциал, ако човек може да манипулира микробиотата по такъв начин, че да промени баланса в полза на растенията."
