Как «аксессуары» гриба определяют его отношения с растением

Два штамма гриба Fusarium oxysporum (Fo) имеют общее ядро генома, но один является полезным эндофитом, а другой — вредоносным патогеном, вызывающим увядание и гибель растений. Новое исследование, опубликованное в журнале Molecular Plant-Microbe Interactions, попыталось выяснить, почему эти штаммы вызывают противоположные реакции, изучая их взаимодействие с модельным растением Arabidopsis.

Как объяснил старший автор Ли-Цзюнь Ма, «взаимодействие, специфичное для штамма, с общим растением-хозяином, вероятно, определяется аксессорными хромосомами каждого генома F. oxysporum». Аксессорные хромосомы — это дополнительные фрагменты генетического материала, которые считаются более пластичными и меняются в зависимости от образа жизни гриба, в отличие от консервативного ядра генома. Использование близкородственных штаммов, различающихся аксессорными хромосомами, «позволяет провести сравнительное исследование, минимизирующее генетические различия между штаммами, чтобы понять механизм, лежащий в основе различных фенотипов», — говорит ведущий автор Ли Го.

Метатранскриптомные данные показывают, что большинство генов растения (около 80%) экспрессируются сходным образом в ответ на оба грибных штамма в течение четырёх дней эксперимента. Уже через двенадцать часов наблюдаются наиболее очевидные различия в реакции растения. Например, гены, связанные с защитой растения, активируются как эндофитным, так и патогенным штаммом, но эндофит лучше подавляет эти гены. Другие различающиеся гены включают гены, связанные с ростом растения, экспрессия которых снижалась при наличии патогена, тогда как гены поглощения и метаболизма азота повышали свою активность (upregulated) при наличии эндофита.

На аксессорных хромосомах также наблюдалось множество изменений в экспрессии генов у самих грибных штаммов. Эндофитный штамм повышал активность генов, участвующих в клеточной сигнализации и транспорте питательных веществ, в то время как патогенный штамм, что неудивительно, активировал гены, обогащённые для функций вирулентности или детоксикации.

Ма подчёркивает: «Это исследование оказывает глубокое влияние на иммунологию растений и, возможно, даже животных, предполагая, что клетки обладают замечательной гибкостью и пластичностью в ответ на микробы одного вида, но генетически различные».