Симбиоз с грибом повышает защиту подорожника
Благодаря симбиозу с арбускулярным микоризным грибом лекарственное растение подорожник ланцетный (Plantago lanceolata) накапливает больше защитного соединения — катапола. Это повышает устойчивость растения к вредителям. К такому выводу пришли биологи из Билефельдского университета, опубликовавшие исследование в журнале Nature Communications.
Арбускулярные микоризные грибы колонизируют корни более 80% наземных растений, снабжая их питательными веществами и минералами. Однако до сих пор было неясно, одинаково ли влияет этот симбиоз на химический состав разных растений.
Метаболические отпечатки пяти видов растений
Учёные проанализировали, как заражение корней грибом влияет на концентрацию различных веществ в листьях пяти видов:
- Подорожник ланцетный (Plantago lanceolata)
- Подорожник большой (Plantago major)
- Вероника птичьеглазковая (Veronica chamaedrys)
- Люцерна посевная (Medicago truncatula)
- Плевел многоцветковый (Lolium multiflorum)
Листья высушивали, измельчали и обрабатывали растворителями. Полученные жидкие образцы анализировали с помощью инструментов, измеряющих концентрации отдельных веществ. Данные обрабатывали с помощью мощных компьютеров, получая «метаболический отпечаток» для каждого растения.
Разные реакции на один и тот же симбиоз
Исследование показало, что влияние гриба на химический состав растений неодинаково даже для близкородственных видов:
- Катапол: Концентрация этого защитного соединения значительно выросла только у подорожника ланцетного. У вероники птичьеглазковой изменений почти не было, а у остальных трёх видов катапол отсутствует изначально, и симбиоз его не вызывает.
- Лимонная кислота и родственные соединения: Их концентрация заметно снизилась у подорожника ланцетного, подорожника большого, вероники птичьеглазковой и люцерны. Однако у плевела многоцветкового она, наоборот, имела тенденцию к росту.
- Фосфор: Все растения имели больше фосфора в листьях при симбиозе с грибом. Но, как отметила биолог Рабеа Швайгер, метаболизм каждого вида реагировал на гриб и полученную дозу фосфора совершенно по-своему.
Выводы
«Ранее ошибочно обобщали результаты, полученные на определённых видах растений, на другие виды. Но всё не так просто», — подчёркивает профессор Каролина Мюллер, руководившая исследованием. Работа демонстрирует, что симбиоз с одним и тем же грибом вызывает видоспецифичные изменения в метаболизме растений, а не универсальный ответ.