Кормление грибов жиром: доказательства переноса липидов в арбускулярной микоризе
Почти все организмы живут в симбиозе с огромным разнообразием микробов. Арбускулярная микориза (АМ) — это взаимодействие между растениями и группой грибов Glomeromycota. Большинство наземных растений, включая несколько сельскохозяйственных культур, способны взаимодействовать с этими грибами, которые, как известно, положительно влияют на рост и питание растения. Грибы живут в корнях растений, где они прорастают гифами в окружающую почву, подобно расширению корневой системы, чтобы получать и передавать растению больше питательных веществ. Взамен растение снабжает гриб пищей, произведённой в процессе фотосинтеза.
Предыдущие исследования показали, что «обед» для АМ-гриба как минимум состоит из высокоэнергетических сахаров. Однако, как сообщается в статье, опубликованной в New Phytologist, исследователи из лабораторий доктора Марии Харрисон (Институт Бойса Томпсона) и доктора Петера Дёрманна (Боннский университет) впервые получили экспериментальные доказательства того, что АМ-грибы также получают жиры (липиды) от растения-хозяина.
«До недавнего времени предполагалось, что гриб получает от растения сахар, а другие необходимые питательные вещества может производить сам, — объясняет Харрисон. — Однако это не вся история».
Перенос липидов может быть не менее важен. Живя внутри корня, гриб проникает в его клетки и создаёт древовидную структуру — арбускулу, давшую название симбиозу. При формировании арбускулы должны создаваться новые мембраны растения и гриба. Для этого оба организма усиливают производство липидов — важных строительных блоков клеточных мембран. Действительно, в клетках корня, содержащих арбускулы гриба, экспрессия генов, участвующих в производстве таких липидов, возрастает в 3000 раз.
Исследователи пошли дальше и показали, что индивидуальная мутация двух таких генов, FatM и RAM2, у модельного растения Medicago truncatula не только нарушает способность гриба формировать здоровые арбускулы, но и снижает выработку растением липида, необходимого для роста гриба, — 16:0 β-моноацилглицерола (MAG). Этот результат указывает, что FatM и RAM2 могут играть специфическую роль в биосинтезе 16:0 βMAG, и подчёркивает важность именно этого липида для АМ-симбиоза.
Особую важность этого обмена придаёт тот факт, что АМ-грибы не могут сами синтезировать 16:0 βMAG, что указывает на их зависимость от растения-хозяина как источника этой молекулы. Это открытие помогает объяснить облигатную природу гриба, то есть его полную зависимость от хозяина для выживания и размножения.
«Без основных липидов, получаемых от растения, АМ-гриб не может производить сложные липиды, необходимые ему для жизни», — говорит первый автор статьи Армандо Браво.
Следующим шагом в исследовании станет изучение того, как растение регулирует производство 16:0 βMAG, и означает ли больше жира для гриба больше питательных веществ, передаваемых растению в ответ. В мире, где сельскохозяйственные земли истощаются, лишаясь необходимых питательных веществ, арбускулярная микориза может стать ключом к здоровью растений и повышению урожайности.