Более 80% наземных растений, включая многие сельскохозяйственные культуры, образуют симбиотические связи с арбускулярными микоризными (АМ) грибами. Эти грибы играют важную роль в улучшении усвоения питательных веществ. Кроме того, известно, что они повышают устойчивость растений к патогенам, однако точные механизмы данного защитного эффекта остаются предметом исследования.
Когда микроорганизмы (полезные или фитопатогенные) проникают в живые клетки растений, они заключаются в мембрану, образованную самим растением-хозяином, которая отделяет их от цитоплазмы растительной клетки. Эти мембраны активно участвуют в обмене питательными веществами и молекулярной коммуникации между растениями и микроорганизмами, но их структура существенно различается при взаимовыгодных и патогенных взаимодействиях.
Ученые Кембриджского университета установили, что предварительная колонизация корней растений микоризными грибами приводит к изменению реакции растения на последующее заражение патогенными микроорганизмами. Вместо формирования типичной экстрагаусториальной мембраны (ЭГМ), ассоциированной с патогенами, растение создает мембрану, по своим свойствам напоминающую периарбускулярную мембрану (ПАМ), окружающую АМ-грибы.
Результаты исследования и их практическое применение
В ходе исследования, проведенного на табаке (Nicotiana benthamiana), зараженном фитофторозным грибом Phytophthora palmivora, было показано, что в колонизированных корнях мембранная структура патогена претерпевает изменения и содержит новый сигнальный липид, связанный с мембраной белка. Эти изменения коррелировали со значительным снижением колонизации патогенами.
Полученные результаты коренным образом меняют представление об иммунитете и симбиозе растений. Микоризные грибы не только улучшают питание растений, но и укрепляют их защиту от патогенов. Понимание данного механизма открывает новые возможности для использования полезных грибов в качестве природных агентов биологического контроля для повышения устойчивости сельскохозяйственных культур.
Во Всероссийском центре карантина растений проводят исследования по поиску и оценке различных микроорганизмов в качестве агентов биологической борьбы. Ряд грибов и бактерий оказывают негативное воздействие на рост и развитие карантинных вредных организмов и могут стать основой для новых биопрепаратов.