Генная инженерия поможет экологии

Известно, что чрезмерное внесение удобрений наносит огромный вред окружающей среде. Так, излишки азота и фосфора, попадая в близлежащие водоемы, приводят к буйному росту водных растений, которые в итоге существенно снижают содержание кислорода в воде. Это, в итоге, ведет к вымиранию рыбы и других водных обитателей.

Исследователями из Института Бойса Томпсона (США) было сделано открытие, которое в перспективе может помочь фермерам повысить поглощение фосфора растениями, что в результате позволит снизить ущерб природе, связанный с использованием агрохимикатов.

В своей работе, опубликованной в журнале Nature Plants, биолог-ботаник Мария Харрисон (Maria Harrison) и постдокторант Лена Мюллер (Lena Müller) отталкивались от симбиоза арбускулярной микоризы с корнями усеченной люцерны (medicago truncatula) и пурпурной коротконожки (brachypodium distachyon). Грибные колонии, опутывая корни растений, создают своего рода интерфейс, обменивая жирные кислоты последних на фосфор и азот, преобразовывая последние в формы, подходящие для выращиваемой культуры. Грибы также могут помочь растению восстанавливаться от различных стрессов вроде засухи.

Чтобы выяснить, как растения контролируют количество грибных колоний, исследователи изучили гены, кодирующие короткие белки, называемые CLE-пептидами, распространенные по всему царству растений, от зеленых водорослей до цветковых растений. Выяснилось, что два гена являются ключевыми регуляторами в симбиозе грибов с корнями растений. Так, ген CLE53 сокращает темпы грибковой колонизации, если корневая система уже имеет колонии. Второй, CLE33, сокращает колонизацию, если в почве избыток доступного для растения фосфора. Регуляция происходит с помощью стриголактона, соединения, регулирующего рост и колонизацию арбускулярной микоризы. Синтез стриголактона регулируется CLE-пептидами через рецепторный белок SUNN.

«В начале 2000-х годов исследователи обнаружили, что растения имеют средства для измерения и последующего сокращения колонизации. Однако до сих пор никто не понимал молекулярный механизм этой динамики», — сказала Лена Мюллер.

По словам ученых, данное открытие позволит в будущем контролировать грибные колонии в корнях растений даже в условиях переизбытка фосфора в почве. Таким образом можно будет снизить ущерб, наносимый окружающей среде. Следующим шагом исследователей станет поиск молекул, включающих CLE-пептиды в ответ на колонизацию корней и высокие уровни фосфора в почве.

Источник: Phys.org