Как растения контролируют партнёрство с грибами: гормоны стресса влияют на симбиоз
Исследователи из Института молекулярной физиологии растений Макса Планка в Потсдаме под руководством профессора Каролин Гутьяр выяснили, как растения принимают решение о вступлении в симбиоз с грибами. Работа опубликована в журнале Nature Communications.
Гармоничная команда под землёй
Почти все растения живут в тесном симбиозе с грибами. Специализированные виды грибов образуют обширную сеть гиф, которые пронизывают почву. В обмен на продукты фотосинтеза они снабжают растения водой и минеральными питательными веществами. Эта система обмена существует сотни миллионов лет.
Гормоны-регуляторы симбиоза
Особенно интимной формой симбиоза является арбускулярная микориза, когда растение позволяет гифам гриба проникать в свои корни и даже клетки.
Ключевое открытие: гормоны растений играют важную роль при вступлении в партнёрство. Известно, что газообразный гормон стресса этилен (вырабатывается, например, при затоплении) подавляет симбиоз.
Эксперименты показали, что этилен не запускает иммунный ответ растения против гриба. Вместо этого он усиливает накопление ключевого регуляторного белка SMAX1. Этот белок подавляет гены растения, ответственные за формирование симбиоза. Таким образом, при неблагоприятных условиях растение производит гормон, который «выключает» симбиоз.
Когда условия меняются, другие гормоны берут контроль над белком SMAX1, инициируют его деградацию и снова «включают» гены симбиоза. Растение снова открыто для партнёрства.
Значение открытия
Совместно с командой из UC Riverside (Калифорния) авторы показали, что этилен также способствует накоплению SMAX1 у растений, которые утратили способность к симбиозу. Это означает, что значение открытия выходит за рамки симбиоза «растение–гриб».
Понимание того, как растения регулируют симбиоз в условиях стресса, может помочь в выведении сельскохозяйственных культур, которые будут формировать полезные партнёрства с грибами даже в меняющихся климатических условиях. Это может помочь обеспечить растения водой и питательными веществами и сохранить урожаи.