Как и большинство растений, соевые бобы образуют симбиотические микоризные отношения с почвенными грибами. В обмен на немного сахара гриб действует как расширение корневой системы, втягивая в себя больше фосфора, азота, питательных микроэлементов и воды, чем растение могло бы получить самостоятельно.
Микоризные грибы естественным образом встречаются в почве и коммерчески доступны в качестве почвенных инокулянтов, но новое исследование Университета Иллинойса показывает, что не все генотипы сои одинаково реагируют на микоризные взаимоотношения.
«В нашем исследовании колонизация корней одним видом микоризы значительно различалась между генотипами и колебалась от 11 до 70%», - говорит Мишель Павловски, научный сотрудник Департамента растениеводства в Иллинойсе и соавтор нового исследования. изучение теоретической и прикладной генетики.
Чтобы прийти к такому выводу, Павловски вырастил 350 различных генотипов сои в горшках, заполненных спорами распространенного микоризного гриба. Через шесть недель она посмотрела корни под микроскопом, чтобы оценить уровень колонизации.
Это была небольшая авантюра, потому что мы мало знали о связи сои с микоризой и не знали, будут ли возникать различия в колонизации между генотипами сои. Поэтому, когда мы исследовали генотипы сои и обнаружили различия, это было большим облегчением», - говорит Павловский. «Это означало, что есть возможность обнаружить и генетические различия».
Процесс колонизации корней начинается еще до того, как споры грибов прорастут в почве. Корни выделяют химические вещества, заставляя споры прорастать и расти к корню. Как только грибок вступает в контакт, в растении возникает сложный каскад реакций, которые предотвращают обычную защитную атаку против вторгшихся патогенов. Вместо этого растение позволяет грибу проникнуть и обосноваться внутри корня, где он создает крошечные древовидные структуры, известные как арбускулы; именно здесь грибы и растения обмениваются сахаром и питательными веществами.
Исследование предполагает наличие генетического компонента скорости колонизации корней у сои. Чтобы найти его, Павловски сравнил геномы 350 генотипов и отточил шесть геномных областей, связанных с разным уровнем колонизации сои..
«Мы смогли использовать всю имеющуюся у нас информацию о геноме сои и экспрессии генов, чтобы найти возможные каузальные гены в этих шести регионах», - говорит она.
Согласно исследованию, гены контролируют химические сигналы и пути, которые призывают гриб к корням, позволяют растению распознавать микоризный гриб как «хорошего парня», помогают строить арбускулы и многое другое.«Почти на каждом этапе процесса колонизации мы находили родственные гены в этих регионах», - говорит Павловски.
Знание того, какие гены контролируют колонизацию корней, может привести селекционеров к созданию сортов сои с более высоким сродством к микоризному грибу, что может означать улучшенное поглощение питательных веществ, засухоустойчивость и устойчивость к болезням.
«Этот экологически безопасный подход к улучшению производства сои может также помочь сократить чрезмерное использование удобрений и пестицидов и способствовать более целостным системам растениеводства», - говорит Глен Хартман, фитопатолог Департамента растениеводства и фитопатолог Министерства сельского хозяйства США. -АРС.