Один ген и уникальный слой регуляции открывают дверь для новых взаимодействий растений и грибов

Почвенные грибы, известные как эктомикоризные (ECM), могут проникать в корни растений и снабжать растения-хозяева водой и питательными веществами в обмен на сахара. Этот симбиоз выгоден растению, увеличивая его рост. Чтобы получать пользу от этих грибов, защищаясь при этом от вредоносных, например патогенов, растения развили сложный слой регуляции, определяющий, какие грибы могут заселять их корневую систему.

Исследователи недавно определили лежащие в основе этого регуляторного слоя сигнальные процессы растения, которые позволяют виду ECM колонизировать корни. Работа опубликована в журнале Cells.

Улучшение здоровья и роста растений в неблагоприятных условиях важно для устойчивых экосистем. Это исследование даёт детальное понимание того, как один ген может перепрограммировать молекулярные пути, чтобы позволить полезным грибам колонизировать корни растений. Понимание этих сигнальных путей поможет учёным разработать новые стратегии для селективного конструирования полезного симбиоза, оставляя дверь закрытой для патогенов. Это приведёт к стратегиям выведения растений с улучшенной продуктивностью и устойчивостью.

В предыдущем исследовании учёные идентифицировали G-лектин-рецептор-подобную киназу (PtLecRLK1) как генетический фактор, позволяющий колонизацию корней полезным грибом Laccaria bicolor у Populus trichocarpa. Было показано, что этот единственный ген можно генетически сконструировать в растениях-нехозяевах, например в просе прутьевидном (switchgrass), чтобы разрешить колонизацию грибом, аналогичную наблюдаемой у его природного хозяина. Расположенный на поверхности клеток корня растения, PtLecRLK1 распознаёт присутствие L. bicolor и перепрограммирует внутриклеточную сигнализацию, чтобы разрешить его колонизацию.

В этом исследовании учёные использовали масс-спектрометрическую фосфо-протеомику для идентификации соответствующих сигнальных путей, связанных с экспрессией PtLecRLK1 в просе прутьевидном. Результаты команды показывают, что PtLecRLK1 вмешивается в защитные механизмы растения, чтобы облегчить установление и поддержание колонизации L. bicolor.