Симбиоз: вынужденная капитуляция?

Учёные из INRA и Университета Лотарингии (Франция) раскрыли ключевой механизм симбиоза между грибами и деревьями. Во время этого взаимовыгодного взаимодействия гриб берёт контроль над растением-хозяином, вводя небольшой белок, который нейтрализует его иммунную защиту, позволяя грибу колонизировать растение. Это открытие — важный шаг в понимании эволюции и функционирования симбиотических взаимодействий между грибами и растениями, играющих значительную роль в поддержании здоровья и устойчивости природных экосистем. Результаты опубликованы в онлайн-версии журнала PNAS 19 мая 2014 года.

В сложном мире ризосферы — почвы, окружающей корни растений — тысячи видов бактерий и грибов конкурируют за ресурсы, выделяемые растениями. Некоторые грибы, такие как трюфели и подберёзовики, способны жить в симбиозе с растениями через их корни, обходя конкурентов и получая сахара напрямую от хозяина. Взамен симбиотические грибы помогают корням растений поглощать минеральные питательные вещества, улучшая здоровье, жизнеспособность и продуктивность растения.

Всё дело в биохимическом диалоге

Благодаря глобальному сотрудничеству между INRA, Университетом Лотарингии, Национальной лабораторией Ок-Ридж и Университетом Западного Сиднея был частично расшифрован молекулярный язык, используемый микоризными грибами.

Корни растений постоянно выделяют в окружающую почву разнообразные «сигнальные» молекулы. Учёные изучили конкретный гриб Laccaria bicolor, который воспринимает эти молекулы в почве, что позволяет грибу расти по направлению к корню растения. Присутствие корня также запускает выделение грибом небольших белков. Эти небольшие грибные белки, обобщённо называемые «эффекторами», являются биоактивными молекулярными сигналами, которые подготавливают ткани растения к симбиотическим отношениям.

Эффекторы блокируют иммунную защиту растения

Исследовательский консорциум идентифицировал один из таких эффекторов, MiSSP7, который связывается с молекулярным переключателем, контролирующим иммунитет растения.

В норме, когда растение атакуется болезнетворным микроорганизмом, жасмоновая кислота является одним из основных гормонов, немедленно запускающих комплекс защитных реакций для уничтожения вторгшегося организма. MiSSP7 нейтрализует этот защитный ответ, напрямую воздействуя на связанный с жасмоновой кислотой контрольный переключатель иммунитета растения. Подавляя способность растения генерировать иммунный ответ, MiSSP7 позволяет грибу развиваться в растительной ткани, где он может установить «честный обмен» питательными веществами.

Эти результаты показывают, что полезные микробы не просто «ведут себя хорошо», а фактически навязывают растению симбиотические отношения. Продолжаются исследования, чтобы выяснить, действуют ли другие эффекторы микоризных грибов аналогичным образом, контролируя растение-хозяина и принуждая его к симбиозу.