Ученые оценили влияние соли на образование симбиотических связей растений

Влияние засоленности почвы на процесс развития симбиотических связей в корнях растений исследовали сотрудники университета Вермонта. Об этом 30 сентября пишет издание Phys.org.

Зернобобовые культуры являются неотъемлемой частью устойчивого сельского хозяйства, поскольку некоторые из этих видов являются важным источником белка как для людей, так и для животных. Бобовые растения вступают в уникальное и полезное взаимодействие с группой почвенных бактерий, в совокупности называемых ризобиями.

Симбиозы ризобий-бобовых приводят к развитию новых органов растений на корнях, называемых клубеньками, в которых обитают ризобии. Сформировавшиеся ризобии в этих клубеньках используют процесс, называемый азотфиксацией, для преобразования атмосферного азота, который не может быть использован растением, в аммоний, который они могут использовать в качестве источника азота. Это очень ценный процесс, поскольку в сельскохозяйственных системах азот ограничен.

Азотфиксация в бобовых очень чувствительна к стрессам окружающей среды, что ограничивает использование этого процесса для производства продуктов питания. Например, мы знаем, что засоление почвы отрицательно влияет на образование клубеньков и подавляет его родственный биохимический процесс.

В недавнем исследовании, опубликованном в журнале MPMI, Жанна Харрис из университета Вермонта и ее команда исследовали влияние солености на взаимодействие люцерны усеченной и ризобий.

«Поскольку мы были заинтересованы в изучении основного механизма этого взаимодействия, мы профилировали экспрессию генов растений в присутствии солевого стресса и ризобия или в отсутствие того и другого. Учитывая ингибирующую роль солености в образовании клубеньков, мы ожидали увидеть общее репрессивное влияние на экспрессию симбиотических генов в условиях солености. К нашему удивлению, мы обнаружили, что несколько генов с хорошо охарактеризованными функциями в узелках сильно индуцируются при солевом стрессе», — попыталась объяснить Санхита Чакраборти, первый автор этого исследования.

«Это означает, что солевой стресс на самом деле делает растение гиперчувствительным к сигналу бактерии. Это захватывающе, потому что включает в себя сигнал окружающей среды, который определяет реакцию растений на биотический сигнал, область, которая остается совершенно неисследованной в науках о растениях», — добавил Харрис.

Благодаря своему подходу исследователи смогли идентифицировать ранее не описанный набор новых генов, реагирующих на стресс, специфичных для ризобий.

«Мы специально задались вопросом, может ли потребоваться регуляция дополнительных генов в условиях стресса, которые мы никогда не определили бы в идеальных условиях, которые мы используем в лаборатории. Мы были рады обнаружить большую группу генов, которые были специально индуцированы или подавлены только тогда, когда растения подвергались как предварительной обработке солью, так и прививке ризобиями», — сказала Харрис.

«Наше исследование предоставляет набор генов, которыми можно манипулировать и вводить в растение для увеличения клубеньков при солевом стрессе. Один или несколько из этих генов могут потребоваться для/или предотвращения образования узлов в стрессовой среде. Их чрезмерная экспрессия или мутация потенциально могут принести пользу сельскохозяйственной промышленности», — отметил Чакраборти.