Ученые расшифровывают коммуникацию между растениями и грибами, чтобы понять секретный «почвенный язык» и сделать полезным микроорганизмам предложение, от которого они не смогут отказаться.
Ученые из Университета Торонто раскрыли код коммуникации между растениями и почвенными грибами в новом исследовании, опубликованном в журнале Molecular Cell.
Используя пекарские дрожжи, исследователи обнаружили, что растительный гормон стриголактон (SL) активирует гены и белки грибов, связанные с метаболизмом фосфата, системой, которая является ключом к росту. Это понимание того, как грибы реагируют на химические сигналы на молекулярном уровне, может привести к новым стратегиям выращивания более выносливых культур и борьбы с болезнетворными грибами.
«По мере того, как мы начнем понимать, как взаимодействуют растения и грибы, мы сможем лучше понять сложность экосистемы почвы, что приведет к получению более здоровых культур и улучшению нашего подхода к биоразнообразию», - говорит Шелли Лумба, старший автор и доцент кафедры клеточной и системной биологии Университета Торонто.
В почве корни растений взаимодействуют с грибами на молекулярном «языке». Когда растения выделяют SL, они дают сигнал грибам прикрепиться к их корням, получая фосфаты, необходимые растениям для роста, и основной компонент большинства удобрений - в обмен на углерод.
Для исследования Лумба и ее коллеги изучали, почему и как грибы реагируют на SL. Восемьдесят процентов растений полагаются на эти симбиотические отношения, и улучшение этого взаимодействия с полезными грибами может дать более выносливые культуры, сократить использование удобрений и минимизировать сток фосфатов в водные пути.
Однако, с другой стороны, патогенные грибы аналогично могут использовать химические сигналы для заражения сельскохозяйственных культур, иногда уничтожая весь урожай. Понимание молекулярного химического языка также может помочь блокировать такие патогены.
Из-за сложности экосистемы почвы ученые до сих пор не могли определить конкретные химические вещества, которые стимулируют полезные грибы, или эффекты этих сигналов. Лумба и ее команда взломали код с помощью пекарских дрожжей, скромного гриба, который был одомашнен человеком на протяжении тысячелетий. Современные штаммы пекарских дрожжей делают их хорошо подходящими для лаборатории. Исследователи обрабатывали дрожжи стриголактоном и наблюдали, какие гены выключались и включались в ответ. Они обнаружили, что этот химический сигнал увеличивал экспрессию генов, обозначенных как «PHO», которые связаны с метаболизмом фосфата. Дальнейший анализ показал, что SL функционируют через Pho84, белок на поверхности дрожжей, который контролирует уровень фосфата, активируя каскад других белков в фосфатном пути.
Фото: Molecular Cell (2024). DOI: 10.1016/j.molcel.2024.09.004.
Исследователи определили, что растения выделяют стриголактон при нехватке фосфата, давая дрожжам сигнал увеличить поставку фосфата.
«Взаимодействие путем выделения стриголактона справедливо не только для одомашненных грибов, таких как пекарские дрожжи, но и для диких грибов, в частности для вредоносного гриба пшеницы Fusarium graminearum и полезного симбиотического гриба Serendipita indica. Мы хотим использовать этот простой метод для систематической идентификации малых молекул растительного происхождения, которые взаимодействуют с грибами. Улучшение взаимодействия с полезными грибами должно привести к прогрессу в сельском хозяйстве», заключает Лумба.
Источник: University of Toronto.
Заглавное фото: Лукьянов Дмитрий, AgroXXI.ru.
Интересна тема? Подпишитесь на наши новости в ДЗЕН | Канал в Telegram | Группа Вконтакте | Дзен.новости.