Эволюционная гонка вооружений между головнёвыми грибами и кукурузой

Грибы Ustilago maydis и Sporisorium reilianum — паразиты, поражающие кукурузу. Ustilago maydis вызывает пузырчатую головню, образуя опухолевидные структуры на листьях и початках. Sporisorium reilianum (пыльная головня) поражает всё растение, но симптомы проявляются только в соцветиях.

Схожие, но разные

Учёные из Института наземной микробиологии Макса Планка (Марбург) вместе с коллегами секвенировали геном Sporisorium reilianum и сравнили его с ранее расшифрованным геномом Ustilago maydis. Более 90% белков, секретируемых U. maydis, есть и у S. reilianum, но многие из них сильно различаются.

Гены у обоих организмов расположены практически в одинаковом порядке, что позволило «наложить» геномы друг на друга. Учёные обнаружили 43 региона дивергенции, где различия между генами особенно велики. В эти регионы попали все ранее идентифицированные генные кластеры, отвечающие за заражение растения-хозяина.

Эволюционная борьба

Гены, которые наиболее сильно различаются у двух грибов, с высокой вероятностью играют ключевую роль в заражении кукурузы. Разный образ жизни паразитов привёл к появлению видов-специфичных вариантов генов в ходе эволюции, например, для подавления иммунного ответа растения. В свою очередь, кукуруза модифицировала молекулы-мишени этих грибковых белков.

«То, что мы видим, — это признаки продолжающейся борьбы между защищающимся растением и атакующим паразитом. Разнообразие средств нападения и защиты — результат гонки вооружений между растением и грибом. Каждое изменение на одной стороне встречает адаптацию на другой», — объясняет Ян Ширауски.

Обнаруженные молекулы, найденные благодаря различиям между двумя грибами, в долгосрочной перспективе могут помочь в разработке новых стратегий борьбы с этими и родственными паразитами растений.