Гены альбиносов орхидей могут раскрыть механизмы паразитизма у незеленых растений

Исследовательская группа из Японии использует комплексный анализ экспрессии генов у альбиносов и зеленых форм орхидей, чтобы изучить эволюцию паразитических растений.

Исследование провели доцент Кендзи Суэцугу (Университет Кобе), доцент Хиронори Каминака и научный сотрудник Чихиро Миура (Университет Тоттори), доцент Масахидэ Ямато (Университет Тиба) и специальный доцент Сюдзи Сигэнобу (Национальный институт фундаментальной биологии).

Спонтанные мутации, приводящие к потере хлорофилла, наблюдаются у многих видов растений. У обычных видов альбиносы увядают, израсходовав питательные вещества семени, но альбиносы полупаразитических видов могут продолжать расти и даже цвести. Эти растения, лишенные хлорофилла, становятся полностью зависимыми от грибов.

Растения, отказавшиеся от фотосинтеза и питающиеся за счет грибов, известны как микогетеротрофы. Большинство из них генетически сильно отличаются даже от ближайших автотрофных растений, и среди множества мутаций сложно выделить те, что отвечают за паразитический образ жизни.

В этом исследовании внимание сосредоточено на орхидее Epipactis helleborine. Хотя у этого вида есть зеленые листья, он полузависим от грибов в получении углерода. У таких полумикогетеротрофных видов иногда возникают спонтанные мутации в альбиносные формы, полностью теряющие хлорофилл. Геномные последовательности зеленых и альбиносных особей почти идентичны, что делает их идеальными для генетического анализа микогетеротрофии. Поскольку у альбиносов нет хлорофилла, предполагается, что они больше зависят от паразитических способностей.

Исследователи провели транскриптомный анализ с использованием РНК, выделенной из корней трех зеленых и трех альбиносных особей E. helleborine. Результаты показали, что группа генов, связанная с микоризным симбиозом у арбускулярных микоризных растений и автотрофных орхидей, также высоко экспрессируется у альбиносов E. helleborine. Кроме того, паттерны экспрессии нескольких генетических групп, связанных с биосинтезом растительных гормонов, показали сходство между альбиносами и растениями, ассоциированными с арбускулярными микоризными грибами.

Эти результаты позволяют предположить, что микогетеротрофы могут инкорпорировать грибы, используя механизм, сходный с другими типами микоризного симбиоза. До сих пор ботаники считали, что микоризный симбиоз у микогетеротрофов использует иной механизм из-за кардинальной смены грибного партнера. Однако это исследование указывает, что у них может быть больше общих механизмов, чем предполагалось ранее.

Результаты были опубликованы 19 января в онлайн-издании журнала Molecular Ecology.