Изучая печеночники, которые отделились от других наземных растений в начале истории эволюции растений, исследователи из лаборатории Сейнсбери Кембриджского университета обнаружили, что отношения между растениями и нитчатыми микробами не только насчитывают миллионы лет., но современные растения сохранили этот древний механизм, чтобы приспосабливаться к микробным захватчикам и реагировать на них.
Опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences новое исследование показывает, что агрессивные нитевидные микробные (грибоподобные) патогены могут проникать в печеночники и что некоторые элементы реакции печеночников являются общими с отдаленно родственными растениями.
Первый автор статьи, доктор Филип Карелла, сказал, что исследование показало, что печеночники могут быть заражены обычным и разрушительным микроорганизмом Phytophthora: «Мы много знаем о микробных инфекциях современных цветковых растений, но до сих пор мы не знали, как дальнеродственные линии растений справляются с вторжением агрессивного микроба. Чтобы проверить это, мы сначала хотели увидеть, может ли Phytophthora заразить и завершить свой жизненный цикл в печеночнике. Мы обнаружили, что Phytophthora palmivora может колонизировать фотосинтетические ткани печеночника Marchantia polymorpha, вторгаясь в живые клетки. Marchantia реагирует на это развертыванием белков вокруг вторгшихся структур гиф Phytophthora. Эти белки аналогичны тем, которые вырабатываются в цветковых растениях, таких как табак, бобовые или арабидопсис, в ответ на инфекции обоих симбионтные и патогенные микробы."
У этих линий есть общий предок, который жил более 400 миллионов лет назад, и окаменелости того времени свидетельствуют о том, что растения уже формировали полезные отношения с нитчатыми микробами. Доктор Карелла добавил: «Эти результаты поднимают интересные вопросы о том, как растения и микробы взаимодействовали и развивались патогенные и симбиотические отношения. Какие механизмы развивались на раннем этапе у общего предка до того, как группы растений разошлись, а какие развивались независимо?»
Д-р Себастьян Шорнак, возглавлявший исследовательскую группу, говорит, что исследование указывает на то, что ранние наземные растения уже были генетически приспособлены для реагирования на микробные инфекции: «Это открытие показывает, что определенные механизмы реагирования уже существовали у растений очень рано. эволюция."
Обнаружение того, что патогенные нитчатые микробы могут вторгаться в живые клетки печеночника и что печеночники реагируют с использованием тех же белков, что и в цветковых растениях, позволяет предположить, что отношения между нитчатыми патогенами и растениями можно считать древними. Мы продолжим изучать, используют ли патогены эволюция механизмов для поддержки симбионтов, и мы надеемся, что это позволит нам создать будущие сельскохозяйственные растения, которые получат пользу от симбионтов, оставаясь при этом более устойчивыми к патогенам.
"Печеночники показывают большие перспективы в качестве модельной растительной системы, и это открытие, что они могут быть колонизированы патогенами цветковых растений, делает их ценным модельным растением для продолжения исследований взаимодействия растений и микробов."
Печеночники (Мархантия)
Печеночники - это маленькие зеленые растения, у которых нет корней, стеблей, листьев или цветов. Они принадлежат к группе растений под названием мохообразные, в которую также входят мхи и роголистники. Мохообразные отделились от других линий растений на ранней стадии эволюции растений и считаются сходными с некоторыми из самых ранних расходящихся линий наземных растений. Печеночники встречаются по всему миру, и их часто можно увидеть в виде сорняков в трещинах дорожного покрытия или на почве горшечных растений. В этом исследовании использовали Marchantia polymorpha, также известную как печеночница обыкновенная или зонтичная печеночница.
Фитофтора
Phytophthora - водяная плесень. Хотя это выглядит так, это вовсе не грибок. Вместо этого он принадлежит к оомицетам и является типом нитевидного микроба. Патогены Phytophthora наиболее известны тем, что наносят ущерб посевам, например, вызывая ирландский картофельный голод из-за фитофтороза картофеля, а также многих тропических болезней. В этом исследовании использовались тропические виды Phytophthora palmivora, вызывающие заболевания какао, масличных пальм, кокосовых пальм и каучуковых деревьев.