12 декабря 2021
Stéphane Hacquard/MPIPZ
Ученые выяснили, какие гены отвечают за то, в симбиотические или паразитические отношения грибы вступают с растениями. Научная статья о работе, опубликована в журнале Nature Communications.
Хорошо известно, что внутри растений находятся сложные микробные сообщества, которые влияют на жизнедеятельность хозяина. Бактерии и микроскопические грибы, которые обитают в корнях, могут напрямую влиять на здоровье растения. Ранее было показано, что грибы, которые обитают в корнях, могут активировать рост растения. Однако при этом колонии грибов сдерживаются симбиотическими бактериями, которые также обитают в корнях, и врожденной иммунной системой растения.
Теперь исследователи задались вопросом: чем различаются полезные и вредоносные грибы, которые обитают в корнях растений? Для этого ученые использовали модельное растение – резуховидку Таля (Arabidopsis thaliana). Она не может получать питательные вещества при помощи полезных микоризных грибов, так как у нее отсутствуют генетические пути, позволяющие вступить в симбиоз с этими грибами. Предполагается, что для выживания в природе резуховидка полагается на другие грибы. Ученые также изолировали множество видов грибов из корней здоровых растений, растущих в Европе. Из них был выбран 41 вид, который может находиться в корневом микробиоме A. thaliana. Геномы этих грибов секвенировали и сравнили с известными геномами сапротрофных, патогенных, эндофитных или микоризных грибов.
Ученые выяснили, что большинство грибов из корней здоровых растений имели патогенных предков. У них даже сохранились гены, которые утрачены у полезных микрозных грибов. Эти гены кодируют небольшие белки, которые могут влиять на иммунную систему растения, а также ферменты, которые могут разлагать компоненты клеточной стенки растения – пектин, целлюлозу, гемицеллюлозу. Следовательно, выделенные грибы и сейчас могут иметь некоторую патогенную активность.
Далее ученые растили резуховидку Таля в закрытой системе, где отсутствовали микроорганизмы, и в присутствии каждого из 41 изолятов грибов. Этот эксперимент показал, что грибы могут оказывать на рост растения различное влияние и могут быть как полезными, так и вредоносными. Например, те грибы, которые были наиболее вредны для растения, заполняли корни агрессивнее, чем полезные грибы. Те виды грибов, которые чаще всего замечают в корнях резуховидки Таля в природе, были достаточно вредны для растения, если другие микроорганизмы отсутствовали. Именно поэтому в природе возникает необходимость контролировать рост этих грибов.
Ученые также связали особенности геномов грибов с их влиянием на резуховидку Таля. Им удалось идентифицировать семейство генов, которое может отвечать за вредоносное влияние грибов и их способность колонизировать корни растений. Это семейство называется pectate lyase PL1_7 и кодирует ферменты, которые разлагают пектин – компонент клеточной стенки растений, которого особенно много в корнях двудольных растений, к которым относится и A. thaliana. Чтобы подтвердить функции этого семейства генов, один такой ген ученые ввели в геном гриба, у которого он отсутствует. Мутантный штамм гриба стал более агрессивно колонизировать корни растения, влияя на его здоровье.
https://inscience.news/ru/article/world-science/biology/8363?utm_source=yxnews&utm_medium=desktop
