NaturaPrzyrodaŚrodowisko

Naukowcy odkryli związek roślin z arbuskularnymi grzybami mikoryzowymi

Jedną z najstarszych i najbardziej rozpowszechnionych zależności mutualistycznych między roślinami a grzybami mikoryzowymi arbuskularnymi (AMF) jest symbioza mikoryzy arbuskularnej (AMS). To ścisłe powiązanie poprawia wchłanianie przez roślinę minerałów i składników odżywczych, potencjalnie zwiększając plony. Dzięki AMS stresy abiotyczne i biotyczne mogą być bardziej tolerowane przez rośliny. Dodatkowo AMS wspiera różnorodne funkcje ekosystemu poprzez zwiększenie agregacji gleby, zmniejszenie zapotrzebowania na nawozy i minimalizację niedoborów składników odżywczych.

Interakcja grzybów mikoryzowych arbuskularnych z roślinami

W oparciu o modyfikacje fenotypów symbiozy w mutantach typu knockout lub knockdown, w ciągu ostatnich 20 lat odkryto kilka genów zaangażowanych w AMS.

Jednak niewiele wiadomo na temat związku między roślinnymi SSP a AMS, jak podaje Phys.org.

Aby przewidzieć SSP w roślinach w całym ich genomie, naukowcy z University of Tennessee zidentyfikowali różne roślinne kandydatki na SSP, które mogą być powiązane z AMS.

Oprócz zbieżnych zmian w ekspresji genów SSP i elementach regulatorowych genów wśród gatunków jednoliściennych i jednoliściennych, ich analiza porównawcza wykazała również zróżnicowanie struktury białka między SSP indukowanymi AMF a ich genetycznie podobnymi homologami, co wskazuje, że SSP mogły odgrywać kluczową rolę w ewolucja AMS w roślinach.

Badania poszerzyły naszą wiedzę na temat interakcji AMS i roślinnych SSP.

Aby to osiągnąć, naukowcy opracowali potok obliczeniowy, który przewidywał SSP o długości 50-250 aminokwasów z 60 zsekwencjonowanych genomów roślinnych.

Zidentyfikowali także kandydujące geny roślinne SSP, które mogą być zaangażowane w AMS, poprzez analizę filogenetyczną grup ortologicznych zawierających geny SSP i klasyfikację ekspresji genów reagujących na AMF.

Ponadto przeprowadzili analizy porównawcze regionów promotorowych i struktur białek 3D między genami w poszczególnych grupach ortologicznych, które były albo unikalne, albo głównie reprezentowane przez gatunki roślin AMS.

Korzyści płynące z symbiozy mikoryzowej arbsuscular

Zwiększona biomasa i lepsze pobieranie składników odżywczych są jedną z korzyści AMS. Ponieważ są one przymocowane do jednego miejsca na ziemi i nie są w stanie się poruszać, rośliny polegają na dostępności zasobów mineralnych w pobliżu ich systemów korzeniowych dla ich odżywiania, zgodnie z University of Minnesota.

Ze względu na obszerną sieć strzępek pozaradowych rośliny skolonizowane przez grzyby mikoryzowe mają dostęp do szerszego zakresu zasobów.

Dlatego kolonizowane rośliny AMF często wykazują wyższy stan odżywczy, co prowadzi do wzrostu biomasy roślin.

Kolejna korzyść to lepsza opór na suszę.

Strzępki pozaradowe mają dostęp do wody w porach glebowych, które są niedostępne dla drobnych włosów korzeniowych i są bardzo cienkie (mniej niż 20 m).

Tak więc rośliny, które zostały skolonizowane przez AMF, często wykazują zwiększone pobieranie wody.

Ponadto kilka badań na temat wpływu kolonizacji AMF przy stresie suszy wykazało, że kolonizacja poprawiła właściwości hydrauliczne korzeni i regulację stomatów roślin.

Zachodzi również lepsza odporność na stres biotyczny. Rośliny w kolonizowanych AMF wykazują lepszą odporność na szereg patogenów gleby.

Wykazano, że liczne patogeny, w tym Fusarium, Rhizoctonia, Bakterie patogenne, Phytophthora, Pythium i pasożytnicze nicienie w poprzednich badaniach.

Oporność indukowana przez mikoryzę (MIR), rodzaj gruntowania, który mógłby wyjaśnić, dlaczego kolonizowane rośliny są znacznie bardziej odporne na tę zróżnicowaną grupę patogenów gleby, powstaje w wyniku obecności grzybów mikoryzowych w korzeniach.

Mniej chwastów jest obecnych przez AMS.

AMF nie może kolonizować wszystkich gatunków roślin; W przypadku tych gatunków nie-hosta jego obecność w glebie może prowadzić do zmniejszenia kiełkowania, zmniejszenia rozwoju i wzrostu oraz mniejszych korzeni.


Opracowanie: irme.pl