Ризосферный гриб усиливает иммунитет растений у Arabidopsis

Растения могут формировать взаимовыгодные связи с микоризными, эндофитными и ризосферными грибами для обмена питательными веществами. Грибы, среди прочего, способствуют росту растений и их защите от стрессов, однако механизмы усиления иммунных ответов оставались неясными.

Пипеколиновая кислота (PIP) и её производное N-гидроксипипеколиновая кислота (NHP) являются критическими регуляторами индуцибельного иммунитета растений. Ранее не предполагалось, что PIP может передаваться между царствами.

Учёные под руководством профессора Чэншу Вана обнаружили, что PIP, продуцируемый ризосферным грибом Metarhizium robertsii, может поглощаться Arabidopsis thaliana и усиливать иммунные ответы против бактериального патогена и тлей.

Ключевые результаты исследования:

• Использовался мутант гриба с сверхэкспрессией гена SwnA (OE), который производит больше PIP, чем дикий тип (WT).
• В стерильной гидропонной системе гриб колонизировал ризосферу, а PIP обнаруживался в растениях ald1, которые сами не производят PIP.
• Уровень PIP у растений Col-0 значительно повышался после инокуляции мутантом OE.
• Уровень NHP повышался у Col-0, но не у ald1, что указывает на превращение грибного PIP в NHP внутри растения.
• Инокуляция грибом усилила иммунную защиту растений Col-0 и ald1 (но не мутанта fmo1, неспособного производить NHP) против бактерии Pseudomonas syringae pv. tomato (Pst).
• Грибная инокуляция значительно увеличила накопление фитоалексинов (камалексина и 4-метилсульфинилбутил глюкозинолата) в Arabidopsis.
• Инокуляция, особенно штаммом OE, подавляла размножение зелёной персиковой тли на растениях.

Вывод: Работа впервые демонстрирует межцарственный перенос PIP от гриба к растению для усиления иммунитета. Подбор и использование совместимых микроорганизмов с высоким производством PIP может повысить устойчивость сельскохозяйственных культур.

Исследование опубликовано в журнале Science China Life Sciences.