Вирусы могут эволюционировать на пользу растению-хозяину в условиях засухи
Исследователи из Института интегративной биологии систем (I2SysBio) впервые показали, что взаимоотношения вируса и его хозяина могут эволюционировать в зависимости от условий окружающей среды. Вирус, поражающий растение семейства крестоцветных, снижает свою вирулентность в условиях засухи, повышая выживаемость растения. Исследование опубликовано в журнале PNAS.
Суть открытия
- Вирус Turnip mosaic virus (TuMV) из рода Potyvirus был инокулирован в модельное растение Arabidopsis thaliana.
- В растениях, подвергнутых засухе, вирус эволюционировал: мутации сконцентрировались в белке VPg, который играет ключевую роль во взаимоотношениях вируса с хозяином.
- В нормальных условиях вирус ведёт себя как патоген, убивая политые растения. Однако в условиях засухи заражённые растения оставались живыми.
- Растения, заражённые вирусом, эволюционировавшим в засухе, показали изменения в экспрессии генов, связанных с их циркадными ритмами (системой, контролирующей биологические процессы, включая реакцию на нехватку воды).
Ключевые результаты
- Изменение отношений: Вирус, эволюционировавший в условиях засухи, не убивал растение даже при заражении здоровых и хорошо политых особей. Это указывает на переход от паразитических к мутуалистическим отношениям (выгодным для обоих).
- Повышение выживаемости: Растения, заражённые таким «засухоадаптированным» вирусом, имели на 25% более высокий шанс выжить в условиях водного стресса.
- Первое доказательство: Это первая демонстрация того, что естественный отбор может изменить отношения "вирус-хозяин" в зависимости от среды, а вирус может быть ослаблен (аттенуирован) для получения пользы хозяином.
Значение и перспективы
Исследование открывает путь к потенциальному использованию модифицированных вирусов для создания растений, более устойчивых к засухе. Учёные планируют продолжить работу на животной модели (нематоде Caenorhabditis elegans), чтобы проверить универсальность механизма, а также исследовать, не возвращается ли вирус к вирулентной форме и как изменения влияют на потребительские свойства растений.