Исследователи из Университета Цукуба в сотрудничестве с двумя другими японскими университетами выявили ключевой элемент в мозаике механизмов, которые контролируют процессы развития, лежащие в основе симбиоза корней с микробами. Команда определила ген, который играет ключевую роль в контроле за тем, как корни бобовых создают клеточную аккомодацию для бактерий ризобий, описанную в недавней публикации в PLOS Genetics.
Когда ген инактивирован в мутантном растении, корни производят значительно меньше азотфиксирующих клубеньков, потому что обычный (внутриклеточный) путь проникновения бактерий, называемый инфекционным потоком, не развивается должным образом в клетках корня. Тем не менее, небольшое количество узелков действительно развивается на несколько недель позже, чем обычно, когда бактерии проникают другим (межклеточным) путем между клетками корня.
Команда назвала ген отсутствия аккомодации симбионта (lan). Они показали, что он инактивирован у мутанта, и обнаружили, что он тесно связан с геном других видов растений. Считается, что он кодирует белок, который действует в составе комплекса других регуляторных белков (называемых медиатором), чтобы контролировать экспрессию многочисленных генов и процессов. Это первый отчет об участии гена в контроле взаимодействия растений и микробов.
«Мы использовали модельное бобовое растение Lotus japonicus, которое быстро растет и размножается и имеет меньший и более простой геном, чем большинство сельскохозяйственных культур», – говорит автор-корреспондент Такуя Сузаки. «Наши методы исследования включали генетическую модификацию, изучение анатомии растений с помощью микроскопии с использованием флуоресцентных красителей, секвенирование генома и получение мутантных растений с использованием новейших технологий редактирования генов."
Ген lan важен не только для симбиоза с ризобиями: команда показала, что ген также необходим для установления симбиоза с микоризными грибами.
«Это исследование показывает, что единая система контроля позволяет установить два совершенно разных симбиоза, которые важны для питания растений», – говорит Сузаки. "Наши результаты имеют более широкое значение для понимания того, как координируются процессы развития растений."