Обнаружены гены, контролирующие микоризную колонизацию у сои

Соя, как и большинство растений, вступает в симбиотические микоризные отношения с почвенными грибами. В обмен на часть сахаров гриб выступает как продолжение корневой системы, помогая растению поглощать больше фосфора, азота, микроэлементов и воды.

Микоризные грибы естественным образом присутствуют в почве и доступны как коммерческие инокулянты. Однако новое исследование Университета Иллинойса показывает, что не все генотипы сои одинаково реагируют на эти отношения.

"В нашем исследовании колонизация корней одним видом микоризного гриба значительно различалась среди генотипов и составляла от 11 до 70%", — говорит Мишель Павловски, соавтор исследования в Theoretical and Applied Genetics.

Для этого вывода Павловски вырастила 350 различных генотипов сои в горшках со спорами обычного микоризного гриба. Через шесть недель она оценила уровень колонизации корней под микроскопом.

Процесс колонизации начинается ещё до прорастания спор в почве. Корни выделяют химические вещества, которые стимулируют прорастание спор и рост гиф к корню. При контакте запускается сложный каскад реакций в растении, предотвращающий обычную защитную атаку против патогенов. Вместо этого растение позволяет грибу проникнуть и образовать внутри корня древовидные структуры — арбускулы, где происходит обмен сахарами и питательными веществами.

Исследование указывает на генетический компонент в скорости колонизации корней у сои. Сравнив геномы 350 генотипов, учёные выделили шесть геномных регионов, связанных с разным уровнем колонизации.

"Мы смогли использовать всю доступную информацию о геноме сои и экспрессии генов, чтобы найти возможные причинные гены в этих шести регионах", — отмечает Павловски.

Согласно исследованию, эти гены контролируют химические сигналы и пути, которые:

• привлекают гриб к корням,
• позволяют растению распознать микоризный гриб как "хорошего парня",
• помогают строить арбускулы и другие структуры.

"Почти для каждого этапа процесса колонизации мы находили связанные с ним гены в этих регионах", — говорит Павловски.

Знание этих генов может помочь селекционерам создать сорта сои с повышенным сродством к микоризным грибам. Это может улучшить поглощение питательных веществ, устойчивость к засухе и болезням.

"Этот экологически чистый подход к повышению продуктивности сои может также помочь сократить чрезмерное использование удобрений и пестицидов и способствовать созданию более целостных систем растениеводства", — заключает Глен Хартман, соавтор исследования.