Гены симбионтов растений: сотрудничество или конфликт?

Новое исследование на геномном уровне изучило, насколько интересы микробов-симбионтов совпадают с интересами их растений-хозяев. Учёные проанализировали естественную популяцию симбиотических бактерий Sinorhizobium meliloti и их взаимодействие с растением Medicago truncatula.

Ключевые вопросы и подход

• Гипотеза: Существует представление, что долгосрочное взаимодействие автоматически делает микроба полезным для хозяина. Однако интересы симбионтов могут не совпадать с интересами хозяина.
• Цель: Определить на геномном уровне степень совпадения (alignment) и конфликта (conflict) интересов.
• Метод: Исследователи секвенировали геномы 191 природного штамма бактерии S. meliloti, которые живут в корневых клубеньках растения и снабжают его азотом. Каждый штамм, а также смесь штаммов (имитация конкурентной среды), был внедрён в отдельное растение.

Измерение успеха

• Для растения: Измерялся рост.
• Для бактерии: Подсчитывалось количество клубеньков, заполненных бактериями, и измерялся их размер.
• Геномный анализ: С помощью полногеномного ассоциативного исследования (GWAS) были выявлены бактериальные гены, ассоциированные с ростом растения.

Главный результат

Исследование показало, что около 80% идентифицированных генов симбионта были связаны с совпадением интересов с растением-хозяином.

"Это поразительный результат, потому что он показывает, что даже хотя симбионты эволюционируют не для того, чтобы приносить пользу своим хозяевам, часто им выгодно быть полезными", — отмечает Ребекка Бэтстоун.

Будущие направления

• Расширение исследования на большее разнообразие растений-хозяев.
• Проверка взаимодействий в различных условиях среды, например, при добавлении азота в систему, что может усилить конфликт интересов.