Китай обладает богатыми генетическими ресурсами для выращивания чайных растений. Но, как объясняют исследователи, улучшение качества напитка с помощью методов молекулярно-генетической селекции является сложной задачей.

Более ранние исследования показали, что почвенные микробы, живущие в корнях, влияют на то, как питательные вещества поглощаются и используются растениями. В новом исследовании ученые хотели узнать больше о том, как именно корневые микробы влияют на качество чая.

"С помощью микробиомики в корнях чайных растений различного качества были выявлены значительные различия в микробных сообществах, особенно в микроорганизмах, связанных с азотистым метаболизмом, — говорит Тонгда Сюй из Фуцзяньского университета сельского хозяйства и лесного хозяйства в провинции Фуцзянь. — Важно отметить, что благодаря выделению и сборке синтетического микробного сообщества из корней высококачественного чайного растения нам удалось заметно повысить содержание аминокислот в различных сортах, что привело к улучшению качества чая".

Исследователи обнаружили, что микробы в корнях чая оказывают воздействие на поглощение аммиака, что, в свою очередь, влияет на выработку теанина, который является ключевым фактором, определяющим вкус чая. Ученые также увидели различия в микробах, колонизирующих сорта чая. Сравнивая напитки, они выявили набор микробов, которые выглядели многообещающими для изменения азотистого метаболизма и повышения уровня теанина.

Затем исследователи создали синтетическое микробное сообщество, получившее название SynCom, которое очень похоже на обнаруженное в сорте с высоким содержанием теанина под названием Руги. Когда экспериментаторы применили SynCom к корням чая, они обнаружили, что сообщество повысило уровень теанина. Микробы также позволили Arabidopsis thaliana, растению, обычно используемому в фундаментальных биологических исследованиях, лучше переносить условия с низким содержанием азота.

"Первоначально ожидалось, что синтетическое микробное сообщество, полученное из корней высококачественных чайных растений, должно было улучшить качество низкокачественного чая, — говорит соавтор исследования Вэньсинь Тан. — Однако, к нашему удивлению, мы обнаружили, что сообщество синтетических микробов не только повышает качество низкокачественных чайных растений, но и оказывает значительное стимулирующее воздействие на некоторые высококачественные сорта. Кроме того, этот эффект особенно выражен в условиях почвы с низким содержанием азота".

Результаты показывают, что синтетически созданные микробные сообщества могут улучшить чай, особенно при выращивании в почвенных условиях с дефицитом азота, говорят они. Поскольку чайным деревьям требуется много азота, это открытие может помочь сократить использование химических удобрений, одновременно повышая качество чайных кустов. Результаты могут иметь важные последствия для сельскохозяйственных культур в более широком смысле.

Например, говорят ученые, это может позволить выращивать рис с улучшенными качествами, включая большее содержание белка. Теперь исследователи планируют продолжить оптимизацию SynCom и оценить его использование в полевых испытаниях. Они также надеются узнать больше о том, как корневые микробы влияют на другие вторичные метаболиты чайных деревьев.

Исследование опубликовано в Current Biology.