В исследовании описан новый механизм, опосредующий симбиотические связи между растениями и грибами. Это открывает возможности для повышения сельскохозяйственной продуктивности в будущем за счет выращивания более устойчивых культур, требующих меньше воды, земли и меньшего использования химических удобрений.
Растения находятся в сложных симбиотических отношениях с микоризными грибами. Эти грибы образуют оболочку вокруг корней растений, обеспечивая множество преимуществ в рамках симбиотических отношений. Благодаря этим отношениям растение усваивает больше воды и питательных веществ, особенно фосфора, а взамен растение предоставляет грибам углерод для питания и роста. Грибы довольно сильно разрастаются вдоль корней растений, что позволяет им осваивать большие объемы почвы. Почти 80 процентов всех видов наземных растений имеют микоризные грибы, ассоциированные с корнями. Это наиболее распространенное и значимое взаимодействие растений и микроорганизмов, механизмы которого до сих пор изучаются.
В исследовании, опубликованном 8 июля в журнале Nature Plants , исследователи использовали геномное секвенирование, количественную генетику, высокопроизводительные вычисления и экспериментальную биологию для поиска генетических триггеров, позволяющих установить симбиотические отношения между растением и грибами. Они выбрали Arabidopsis — растение, которое в природе не взаимодействует с эктомикоризным грибом L. bicolor . Они идентифицировали специфический ген, который, скорее всего, контролирует симбиотические отношения между этим растением и грибами в почве. Затем они генетически модифицировали это растение, создав новую версию, которая теперь экспрессирует белок, называемый G-тип лектин-рецептороподобной киназой PtLecRLK1. Растение было инокулировано грибом.
Было установлено, что белок PtLecRLK1, рецептороподобный G-типу лектина, опосредует симбиотическое взаимодействие между Populus – L. bicolor , а также трансгенными системами Arabidopsis – L. bicolor, поскольку гриб обволакивает кончики корней растений и образует грибную оболочку, что указывает на формирование симбиоза. Путем модификации одного гена не являющийся хозяином вид Arabidopsis был преобразован в хозяина для этого симбионта.
В данном исследовании описывается важный молекулярный этап установления симбиотической связи между растениями и грибами. Более глубокое понимание этих взаимоотношений путем выявления генетических триггеров может помочь использовать эту симбиотическую связь для выращивания растений в неблагоприятных условиях, таких как засуха, или для повышения усвоения питательных веществ и азота, борьбы с патогенами и т.д. Исследование открывает возможности для создания полезных взаимоотношений между растениями и микоризой. Это может помочь нам выращивать культуры, которые будут нуждаться в меньшем количестве воды, занимать меньшие площади , использовать меньше химических удобрений, будут устойчивы к вредителям и патогенам и давать больший урожай с гектара.
Источник (ы)
Лаббе, Дж. и др. 2019. Опосредование взаимодействия растений и микоризы лектин-рецептороподобной киназой. Nature Plants. 5 (7): 676. http://dx.doi.org/10.1038/s41477-019-0469-x
Комментарии закрыты.