Как грибы помогают деревьям переносить засуху
Исследование генома и транскриптома самого распространенного эктомикоризного гриба Cenococcum geophilum выявило специфические адаптации, которые могут повышать устойчивость растений-хозяев к стрессу от засухи. Это открытие может быть полезно для создания более устойчивых биоэнергетических культур в условиях меняющегося климата.
Cenococcum geophilum — самый распространенный эктомикоризный (ЭКМ) гриб, встречающийся от субтропиков до арктических зон, особенно в экстремальных условиях. Он является единственным микоризным грибом в классе Dothideomycetes, который включает около 19 000 видов, многие из которых — патогены растений.
Чтобы понять особенности C. geophilum, международная команда ученых, включая исследователей из DOE JGI, сравнила его геном с геномами близких родственников — Lepidopterella palustris и Glonium stellatum, не являющихся ЭКМ-грибами. Исследование опубликовано 7 сентября в Nature Communications.
Ключевые геномные адаптации:
- Резко сокращенное количество ферментов, разлагающих клеточные стенки растений (PCWDEs). В отличие от свободноживущих сапротрофов, C. geophilum сильно зависит от растения-хозяина в углеродном питании.
- Большой набор специфичных генов симбиоза, включая десятки малых секретируемых эффектор-подобных белков, индуцируемых микоризой (MiSSPs).
Важнейшее открытие, связанное с засухой:
В транскриптоме C. geophilum (наборе молекул mRNA, отражающем реальную биохимическую активность) обнаружено, что два из трех наиболее активных генов в симбиозе кодируют аквапорины (водные каналы).
«Регуляция этих генов водных каналов тонко настраивается в условиях засухи, и поэтому они могут играть ключевую роль в адаптации растений-хозяев к засухе», — отметила первый автор Мартина Петер из Швейцского федерального исследовательского института WSL.
Перспективы:
Исследователи полагают, что популяционная геномика C. geophilum позволит выявить штаммы, адаптированные к засухе. Такие штаммы можно будет использовать для поддержки деревьев, которым угрожает учащение засушливых периодов в мире.
Работа выполнена в рамках Mycorrhizal Genomics Initiative (MGI). Как отметил старший автор Франсис Мартин из INRA, сочетание геномных последовательностей с физиологическими и экологическими исследованиями открывает возможность связать состав микоризных сообществ в почве с продуктивностью лесов на уровне экосистемы.