Исследование: первые наземные растения уже подвергались атакам микробов
Отношения между растениями и нитчатыми микробами насчитывают миллионы лет, и современные растения сохранили древние механизмы для взаимодействия с микробными захватчиками.
Изучая печёночники — растения, которые отделились от других наземных растений на ранних этапах эволюции, — исследователи из Лаборатории Сэйнсбери Кембриджского университета обнаружили, что взаимоотношения растений с нитчатыми микробами не только уходят в прошлое на миллионы лет, но и что современные растения сохранили этот древний механизм для взаимодействия с микробными захватчиками.
Новое исследование, опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, показывает, что агрессивные нитчатые микробные (грибоподобные) патогены могут инфицировать печёночники, и некоторые элементы ответной реакции печёночников совпадают с реакцией эволюционно далёких растений.
Ведущий автор статьи, доктор Филип Карелла, заявил, что исследование показало, что печёночники могут быть заражены распространённым и губительным микроорганизмом Phytophthora: «Мы много знаем о микробных инфекциях современных цветковых растений, но до сих пор не знали, как с вторжением агрессивного микроба справлялись далёкие растительные линии. Чтобы это проверить, мы сначала хотели выяснить, может ли Phytophthora инфицировать печёночник и завершить в нём свой жизненный цикл».
«Мы обнаружили, что Phytophthora palmivora может колонизировать фотосинтезирующие ткани печёночника Marchantia polymorpha, проникая в живые клетки. Marchantia реагирует на это, размещая белки вокруг вторгающихся гифальных структур Phytophthora. Эти белки похожи на те, что вырабатываются у цветковых растений, таких как табак, бобовые или Arabidopsis, в ответ на инфекции как симбиотических, так и патогенных микробов».
Эти эволюционные линии имеют общего предка, жившего более 400 миллионов лет назад, и окаменелости того периода свидетельствуют, что растения уже тогда формировали полезные отношения с нитчатыми микробами. Доктор Карелла добавил: «Эти открытия поднимают интересные вопросы о том, как растения и микробы взаимодействовали и эволюционировали в патогенные и симбиотические отношения. Какие механизмы возникли рано у общего предка до расхождения групп растений, а какие развились независимо?»
Доктор Себастьян Шорнак, руководивший исследовательской группой, заявил, что исследование указывает на то, что ранние наземные растения уже были генетически подготовлены к реакции на микробные инфекции: «Это открытие показывает, что определённые механизмы ответа уже были на месте очень рано в эволюции растений».
«Тот факт, что патогенные нитчатые микробы могут вторгаться в живые клетки печёночников, а печёночники реагируют с помощью белков, аналогичных белкам цветковых растений, позволяет предположить, что отношения между нитчатыми патогенами и растениями можно считать древними. Мы продолжим изучать, используют ли патогены механизмы, развившиеся для поддержки симбионтов, и, надеюсь, это позволит нам создать в будущем сельскохозяйственные культуры, которые будут получать пользу от симбионтов, оставаясь при этом более устойчивыми к патогенам. Печёночники демонстрируют большие перспективы в качестве модельной растительной системы, и это открытие, что их могут колонизировать патогены цветковых растений, делает их ценной моделью для продолжения исследований взаимодействий растений и микробов».