Это "Странная история доктора Джекила и мистера Хайда" в детской.
В роду почвенных, связанных с растениями бактерий, известных как Rhodococcus, есть в основном доброкачественные виды, но некоторые виды могут быть патогенными. Группа исследователей из Орегонского государственного университета использовала секвенирование генома для идентификации видов родококков, которые переходят от полезных к патогенным - стимулируя рост некоторых растений в первом случае и деформируя ткани во втором.
Выводы были опубликованы сегодня в журнале eLife.
Ключ к переходу Rhodococcus между «хорошими» и «плохими» бактериями стал возможен благодаря молекулам ДНК, известным как плазмиды, сказал Джефф Чанг, специалист по микробной геномике из Колледжа сельскохозяйственных наук ОГУ и руководитель исследования. Плазмида представляет собой молекулу ДНК, хранящуюся отдельно от хромосомы бактерий.
«Легкость, с которой происходит переход, довольно необычна и представляет собой сложную задачу для питомников», - сказал он. «Полезные штаммы Rhodococcus вызывают рост растения, который может быть ошибочно истолкован как симптомы болезни. Мы проследили, как полезные и патогенные члены Rhodococcus перемещаются от растения к растению и от питомника к питомнику. ограничить его распространение."
Родококк поражает преимущественно травянистые многолетники, в том числе маргаритку Шаста, веронику и хризантему. Деревянных хозяев, которые обычно заражаются, меньше, но они включают кустовую бабочку и ложную спирею.
Эволюционный переход путем перемещения плазмид может привести к созданию новых линий патогенных родококков в питомниках и других средах, сказал Чанг.
Результаты исследования могут оказать влияние на тепличную и тепличную промышленность штата Орегон стоимостью 900 миллионов долларов. Деформированные растения не эстетичны, а больные растения нельзя вывозить за пределы штата, поэтому единственная альтернатива - уничтожить зараженные растения.
Чтобы помочь питомникам, OSU разработал молекулярные инструменты для работы с имеющимися в продаже наборами, которые позволяют пользователю быстро и эффективно различать полезные и патогенные штаммы Rhodococcus. OSU подал заявку на патент на молекулярные инструменты, разработанные Скайлар Фуллер, которая прошлой весной получила степень магистра молекулярной и клеточной биологии в OSU.
Наблюдение за перемещением плазмид между штаммами Rhodococcus было сделано Александрой Вайсберг, научным сотрудником лаборатории Чанга. Вайсберг использовал геномные инструменты для изучения плазмидных паттернов.
«Эти плазмиды могут передаваться от одной бактерии к другой, что затрудняет отслеживание болезни», - сказал Вайсберг. «Отслеживание плазмид отдельно от хромосомы было ключом к пониманию того, как эти переходы связаны друг с другом».
Более десяти лет Мелоди Патнэм, главный диагност Клиники растений Университета штата Орегон, работала с питомниками штата Орегон над правильной идентификацией бактерий, вызывающих необычные дефекты роста инфицированных растений.
«Симптомы родококка часто нелегко распознать», - сказал Патнэм. «До этого исследования мы не знали, как Rhodococcus ведет себя в питомниках. Мы не знали, была ли резидентная популяция, которая просто продолжала повторно заражаться, или питомники получали его из других питомников. Теперь у нас есть более четкая картина. различных сценариев."
В 2014 году с Патнэмом связался исследователь из другого университета, который обнаружил странные симптомы у фисташковых деревьев. Они были короткими и густыми, с узловатыми стеблями и плохо прививались. Исследователь предположил, что виновником был патогенный родококк, но Патнэм обнаружил непатогенные штаммы бактерий только в 100 или более образцах растений с симптомами, представленных в Клинику растений.
Патнэм и ее исследовательская группа работали вместе с Чангом и его группой во главе с Элизабет Сэвори, в то время исследователем с докторской степенью в лаборатории Чанга, и Фуллером. Две группы изучили некоторые бактерии, связанные с фисташками, и протестировали их на нескольких видах растений. Исследования привели к аналогичным выводам: штаммы, выделенные из фисташек, оказались непатогенными.
«Это был наш первый признак того, что эти штаммы, которые они культивировали из фисташки, были тем, что мы находим на растениях в целом, которые оказывают благотворное влияние», - сказал Сэвори, в настоящее время менеджер по здоровью растений в Министерстве сельского хозяйства штата Орегон. «Возможно, что полезные штаммы Rhodococcus вызывают изменения роста растения, которые могут быть ошибочно интерпретированы как симптомы болезни."
Исследование было поддержано Национальным институтом продовольствия и сельского хозяйства Министерства сельского хозяйства США, а стипендии Сэвори и Вайсберга также финансировались USDA-NIFA. Исследование Фуллера было поддержано кафедрой ботаники и патологии растений ОГУ.