Można by pomyśleć, że złożony smak wysokiej jakości filiżanki herbaty zależy głównie od odmian herbaty użytej do jej przygotowania. Jednak badanie opublikowane 15 lutego w czasopiśmie Current Biology pokazuje, że przygotowanie pysznej filiżanki herbaty zależy od innego kluczowego składnika: zbioru drobnoustrojów znajdujących się na korzeniach herbaty. Zmieniając ten zestaw, autorzy pokazali, że mogą zrobić jeszcze lepszą herbatę dobrej jakości.
„Dzięki mikrobiomice w korzeniach roślin herbaty zidentyfikowano znaczące różnice w liczebności zbiorowisk drobnoustrojów, w szczególności mikroorganizmów związanych z metabolizmem azotu, charakteryzujących się różną jakością” – mówi Tongda Xu z Uniwersytetu Rolnictwa i Leśnictwa Fujian w Fujian w Chinach. „Co najważniejsze, dzięki izolacji i zgromadzeniu syntetycznej społeczności drobnoustrojów z wysokiej jakości korzeni roślin herbaty udało nam się znacznie zwiększyć zawartość aminokwasów w różnych odmianach roślin herbaty, co przełożyło się na poprawę jakości herbaty”.
Chiny skrywają bogactwo zasobów genetycznych do uprawy roślin herbaty. Naukowcy wyjaśniają jednak, że poprawa jakości herbaty za pomocą metod hodowli genetyki molekularnej stanowi wyzwanie. Istnieje zainteresowanie znalezieniem innych sposobów modyfikowania i ulepszania herbaty, być może obejmujących zastosowanie środków mikrobiologicznych. Wcześniejsze badania wykazały, że drobnoustroje glebowe żyjące w korzeniach roślin wpływają na sposób pobierania i wykorzystywania składników odżywczych przez rośliny. W nowym badaniu naukowcy chcieli dowiedzieć się więcej o tym, w jaki sposób drobnoustroje korzeniowe wpływają na jakość herbaty.
Odkryli, że drobnoustroje występujące w korzeniach herbaty wpływają na wchłanianie przez nie amoniaku, co z kolei wpływa na produkcję teaniny, która ma kluczowe znaczenie dla określenia smaku herbaty. Zaobserwowali także różnice w liczbie drobnoustrojów kolonizujących różne herbaty. Porównując odmiany herbaty o różnej zawartości teaniny, zidentyfikowali zestaw drobnoustrojów, które wydawały się obiecujące pod względem zmiany metabolizmu azotu i zwiększania poziomu teaniny.
Następnie skonstruowali syntetyczną społeczność drobnoustrojów, nazwaną SynCom, która ściśle odzwierciedlała tę znalezioną w połączeniu z odmianą herbaty o wysokiej zawartości teaniny o nazwie Rougui. Kiedy zastosowali SynCom do korzeni herbaty, odkryli, że zwiększa on poziom teaniny. Drobnoustroje pozwoliły także Arabidopsis thaliana, roślinie powszechnie stosowanej w podstawowych badaniach biologicznych, lepiej tolerować warunki niskiego poziomu azotu.
„Początkowym oczekiwaniem w stosunku do syntetycznej społeczności drobnoustrojów pochodzących z wysokiej jakości korzeni roślin herbaty była poprawa jakości roślin herbaty niskiej jakości” – mówi współautorka badania Wenxin Tang. „Jednakże, ku naszemu zdziwieniu, odkryliśmy, że syntetyczna społeczność drobnoustrojów nie tylko poprawia jakość roślin herbaty niskiej jakości, ale także wywiera znaczący wpływ na rozwój niektórych odmian herbaty wysokiej jakości. Co więcej, efekt ten jest szczególnie wyraźny w przypadku herbat o niskiej jakości azotowe warunki glebowe.”
Odkrycia sugerują, że syntetycznie wyprodukowane społeczności drobnoustrojów mogłyby ulepszyć herbaty, zwłaszcza uprawiane w warunkach glebowych ubogich w azot. Ponieważ drzewa herbaciane wymagają dużej ilości azotu, odkrycie może pomóc w ograniczeniu stosowania nawozów chemicznych, jednocześnie promując jakość drzew herbacianych. Odkrycia mogą mieć istotne implikacje dla szerzej rozumianych upraw rolnych.
„Na podstawie naszych aktualnych ustaleń eksperymentalnych włączenie społeczności drobnoustrojów SynCom21 nie tylko poprawiło wchłanianie azotu amonowego w różnych odmianach herbaty, ale także zwiększyło pobieranie azotu amonowego przez Arabidopsis thaliana” – mówi Xu. „To sugeruje, że funkcja SynCom21, promująca pobieranie azotu amonowego, może mieć zastosowanie w przypadku różnych roślin, w tym innych upraw”.
Mówią na przykład, że może pozwolić na uprawę ryżu o lepszych właściwościach, w tym o większej zawartości białka. Obecnie planują dalszą optymalizację SynCom i ocenę jego wykorzystania w próbach terenowych. Mają także nadzieję dowiedzieć się więcej na temat wpływu drobnoustrojów korzeniowych na inne metabolity wtórne drzew herbacianych.