Генетика растения-хозяина значительно влияет на состав микробиома корней проса прутьевидного
Растения служат домом для разнообразных микробов, особенно в корнях. Эти сообщества, в свою очередь, могут приносить растению-хозяину важную пользу. Исследование, опубликованное в Current Biology, изучило, как генетика растений-хозяев определяет состав бактериальных сообществ, ассоциированных с их корнями. В работе был идентифицирован основной набор бактериальных штаммов, колонизирующих корни проса прутьевидного (Panicum virgatum).
Многие из этих бактерий различаются по обилию у разных генотипов растений. Затем исследователи картировали гены в геноме хозяина, которые, по-видимому, влияют на обилие этих микробов. Это картирование показало, что в процессе приобретения растением своего микробиома участвуют гены, связанные с иммунитетом хозяина, развитием растения и гормональной сигнализацией.
Микробиомы выполняют для растений жизненно важные функции. Учёные стремятся вывести сорта растений, которые усиливают полезные ассоциации с бактериями. Однако знания о том, в какой степени генетика хозяина влияет на состав микробиома, ограничены.
Это исследование показало, что генотип растения-хозяина влияет на значительную часть его микробиома. Также были идентифицированы гены проса, предположительно влияющие на обилие этих микробов. Эти результаты могут помочь в создании или селекции сортов растений, которые формируют более сильные полезные ассоциации со своими микробиомами.
В работе использовался подход "общего сада" с полевыми участками в Техасе, Миссури и Мичигане, чтобы:
- Раскрыть состав корневого микробиома проса.
- Охарактеризовать влияние среды vs. генетики хозяина на его состав.
- Выявить предполагаемые локусы в геноме хозяина, связанные с различиями в составе микробиома.
Ключевые выводы:
- Состав микробиоты корней проса в значительной степени зависит от места произрастания.
- При этом существует консервативный набор "ядерных" бактерий, обнаруживаемых в большом количестве на корнях на всех участках.
- Обилие большинства этих ядерных микробов различается между генотипами хозяев, и это различие зависит от среды.
- С помощью полногеномного поиска ассоциаций (GWAS) были обнаружены локусы в геноме хозяина, связанные с разным обилием микробов. Вариации в генах, отвечающих за иммунитет, развитие и сигнализацию растения, ассоциированы с различиями в составе микробиома.
Результаты углубляют понимание механизмов, которые растения используют для формирования своей микробиоты, и открывают путь для селекции растений с целью адаптации их микробиома.