Прорыв в изучении взаимоотношений растений и грибов

Биологи из Университета Мэсси впервые определили полный набор генетических сигналов, которые определяют симбиотическое взаимодействие между грибковым эндофитом и его растением-хозяином, травой.

Исследование провели профессор Барри Скотт с докторами Карлой Итон и Мюрреем Коксом. Оно может иметь значение для будущих исследований в области понимания болезней растений и роста пастбищ.

Учёные изучали многолетний райграс, внутри которого живёт гриб в симбиотических отношениях. Команда сфокусировалась на конкретном гене гриба, ответственном за передачу сигналов. Этот ген был "нокаутирован", а модифицированный гриб reintroduced в растение. Результаты были драматичными: всё развитие растения изменилось. Оно серьёзно отставало в росте. Исчезла характерная красная пигментация у основания травы, а гриб начал бесконтрольно расти — симбиоз полностью разрушился.

Чтобы понять эти изменения, команда использовала относительно новый метод — высокопроизводительное секвенирование. Это позволило быстро секвенировать транскриптомы (наборы молекул РНК, отражающие активные в данный момент гены) как грибкового эндофита, так и растения-хозяина.

Рибонуклеиновую кислоту (RNA) из растений с нормальным и модифицированным грибом отправили на анализ в компанию Cofactor Genomics (США). В ответ учёные получили огромный объём данных — около 40 миллионов последовательностей на образец. Всего несколько лет назад получение такого количества данных было бы невозможно.

Результатом стала таблица, в которой перечислены все гены растения и гриба, показавшие статистически значимое изменение между травой, заражённой модифицированным и нормальным грибом. Эти данные сопоставили с геномной последовательностью гриба, чтобы определить происхождение каждой последовательности.

Значительно изменилась активность чуть более 1000 генов гриба. Полученные данные представляют собой первый полный транскриптом растительно-грибкового симбиоза. Это даёт ключевое представление о том, что важно для симбиоза, и как он может быстро превратиться в патогенные отношения при незначительных изменениях. Баланс очень тонок: достаточно subtle изменения, чтобы его нарушить, и гриб становится патогеном.

Исследование будет опубликовано в августовском выпуске международного журнала Plant Physiology.