Команда ученых, возглавляющая Оак-Риджскую национальную лабораторию Министерства энергетики США (ORNL), обнаружила специфический ген, который контролирует влияние почвенных грибов на растения.
Благодаря этому гену грибы вступают в симбиоз с растением, хотя обычно культуры сопротивляются патогенам.
Открытие ученых может помочь в разработке биотоплива и продовольственных культур с повышенной устойчивостью к суровому климату, вредным микроорганизмам и болезням. Таким образом фермеры смогут увеличить урожайность растений на акр без использования химических удобрений.
В последние годы ученые пришли к более глубокому пониманию сложных взаимодействий растений с микоризными грибами. Такие грибы, объединившись, образуют вокруг корней растений оболочку, за счет которой растение поглощает больше питательных веществ и даже «передает» другим растениям информацию о распространении патогенных микроорганизмов. Растение в свою очередь снабжает гриб необходимыми для роста веществами.
Считается, что подобные микоризные симбиозы способствовали развитию таких экосистем, как леса и прерии в период колонизации земли растениями. По оценкам ученых, 80% видов растений имеют в составе корней микроорганизмы таких грибов.
«Если мы сможем понять молекулярный механизм, определяющий взаимодействия между растениями и полезными грибами, то мы сможем использовать этот симбиоз для создания оптимальных условий даже в регионах с засухой, улучшить усвоение культурами азота и других питательных веществ. Выведенные в лаборатории растения будут больше по размеру и потреблять при этом меньше воды и удобрений», - заявил генетик лаборатории Джесси Лаббе.
Обнаруженные генетические триггеры позволят стимулировать симбиоз. Подобное взаимодействие станет сложнейшей темой в сфере изучения растений. Описанное открытие – результат десятилетних исследований культур для производства биотоплива. В работе использовались генетические методы редактирования, в том числе секвенирование генома, в сочетании с экспериментальной биологией.
Ученые изучали симбиоз тополя и лаковицы двухцветной. Используя ресурсы современной вычислительной техники, круг поиска генома сузился до рецепторного белка PtLecRLK1. Главная особенность выявленных связей грибов и растений состоит в том, что для активации образования симбиоза необходим один единственный ген.
«Ключом к этому открытию стала экспериментальная проверка цепочки генов, выявившая связи между симбиозом растения и гриба, а также гена в этом белке», - добавил молекулярный биолог ORNL Джей Чен.
Источник: FruitNews по материалам ScienceDaily
