Как корни бобовых растений "размещают" двух разных микробных партнеров

Исследователи из Университета Цукубы в сотрудничестве с двумя другими японскими университетами выявили ключевой механизм, контролирующий развитие симбиозов корней с микробами. Команда идентифицировала ген, играющий центральную роль в том, как корни бобовых растений обеспечивают клеточное размещение для бактерий-ризобий. Результаты опубликованы в PLOS Genetics.

Бобовые, такие как горох и фасоль, образуют взаимовыгодные симбиозы с азотфиксирующими бактериями ризобиями. Растение получает дополнительный азот, "фиксированный" бактериями из воздуха, а бактерии получают защиту внутри специальных структур — корневых клубеньков, которые снабжают их питательными веществами от растения-хозяина.

• Роль гена lan: Когда ген lack of symbiont accommodation (lan) инактивирован у мутантного растения, корни формируют значительно меньше азотфиксирующих клубеньков. Это происходит потому, что обычный (внутриклеточный) путь проникновения бактерий, называемый инфекционной нитью, не развивается должным образом в клетках корня.
• Альтернативный путь: Однако небольшое количество клубеньков всё же развивается, на несколько недель позже нормы, когда бактерии проникают альтернативным (межклеточным) путем — между клетками корня.
• Функция гена: Ген lan кодирует белок, который, как полагают, действует в комплексе с другими регуляторными белками (комплекс Mediator), контролируя экспрессию множества генов и процессов. Это первое сообщение о вовлеченности этого гена в контроль взаимодействий растений с микробами.

Методы исследования:

• Использование модельного бобового растения Lotus japonicus (с быстрым ростом и простым геномом).
• Генетическая модификация, микроскопия с флуоресцентными красителями, секвенирование генома.
• Создание мутантных растений с использованием современных технологий редактирования генов.

Более широкое значение:

Исследование показало, что ген lan необходим не только для симбиоза с ризобиями, но и для установления симбиоза с микоризными грибами. Это указывает, что единая система контроля работает при установлении двух совершенно разных симбиозов, важных для питания растений.