Исследователи обнаружили, как печально известный патоген мог захватить одну из самых устойчивых взаимоотношений в природе.
Работа проливает новый свет на давнюю загадку о том, почему растения обладают генами, вредными для их благополучия.
Давно известно, что ген Mildew Locus O (MLO) делает большинство основных сельскохозяйственных культур восприимчивыми к мучнистой росе, возбудителю болезни листьев. Потеря гена вызывает стойкую и сильную устойчивость к патогену.
Но если этот ген вреден для хозяина, почему он сохранялся на протяжении всей истории эволюции? Выполняет ли этот фактор восприимчивости какую-то другую полезную роль?
В рамках совместного проекта Центра Джона Иннеса и Шанхайского института физиологии и экологии растений ученые обнаружили, что ген MLO, необходимый возбудителям мучнистой росы, также используется симбиотическими микоризными грибами, которые помогают растениям получать питательные вещества из почва.
Микоризные грибы - это полезные почвенные микроорганизмы, которые устанавливают симбиотические взаимодействия в корнях растений и способствуют усвоению питательных веществ. Мучнистая роса - это серьезные патогены, вызываемые лиственными грибами, которые поражают многие виды растений и вызывают значительные потери урожая в сельском хозяйстве.
Важно отметить, что ген MLO и микоризный симбиоз появились очень рано в эволюции наземных растений, за миллионы лет до появления мучнистой росы.
В этом исследовании эксперименты показали, что микоризная колонизация была снижена в мутантных растениях ячменя, пшеницы и Medicago truncatula, которые не экспрессировали ген MLO. Это сопровождалось выраженным снижением экспрессии многих ключевых генов, необходимых для размещения арбускулярных микоризных грибов внутри растительных клеток. Полученные данные свидетельствуют о том, что основная роль MLO в цветковых растениях заключается в колонизации арбускулярными микоризными грибами, и что эта роль была присвоена мучнистой росе..
Ген MLO присутствует в самых разных растениях, включая важные сельскохозяйственные культуры, такие как рис, пшеница и бобовые. Результаты имеют важные последствия для улучшения урожая и устойчивого сельского хозяйства, поскольку они улучшают полезные микоризные взаимодействия при одновременном снижении потерь от болезней.
«Ген MLO широко изучался на предмет его роли в устойчивости к мучнистой росе, хотя его наследственная роль оставалась неуловимой», - объясняет первый автор, доктор Кэтрин Джакотт..
"Поскольку микоризные грибы и мучнистая роса соответственно поражают корень и побеги, можно получить злаки, которые могли бы полностью поддерживать микоризу, оставаясь нехозяевами для мучнистой росы."
Исследование: Mildew Locus O способствует колонизации арбускулярной микоризой покрытосеменных, опубликовано в журнале New Phytologist.