Микоризные грибы естественным образом встречаются в почве и коммерчески доступны в качестве почвенных инокулянтов, но новое исследование Университета Иллинойса предполагает, что не все генотипы сои одинаково реагируют на свои микоризные связи.
«В нашем исследовании корневая колонизация одним видом микориз значительно различалась для разных генотипов и составляла от 11 до 70%», – говорит Мишель Павловски, научный сотрудник Департамента растениеводства в Иллинойсе и соавтор нового исследования в области теоретических и прикладных наук. Генетика.
Чтобы прийти к этому выводу, Павловски вырастил 350 различных генотипов сои в горшках, заполненных спорами распространенного микоризного гриба.
Через шесть недель она посмотрела на корни под микроскопом, чтобы оценить уровень колонизации.
«Это было немного рискованно, потому что мы мало знали о связи сои с микоризами и не знали, возникнут ли различия в колонизации между генотипами сои.
Поэтому, когда мы проверили генотипы сои и обнаружили различия, это было большим облегчением », – говорит Павловски. "Это означало, что есть возможность обнаружить и генетические различия."
Процесс колонизации корней начинается еще до того, как споры грибов прорастают в почве. Из корней выделяются химические вещества, вызывающие прорастание спор и их прорастание к корню.
Как только грибок вступает в контакт, в растении возникает сложный каскад реакций, который предотвращает обычную защитную атаку против вторжения патогенов. Вместо этого растение позволяет грибку проникать в корень и создавать там крошечные древовидные структуры, известные как арбускулы; здесь гриб и растения обмениваются сахаром и питательными веществами.
Исследование предполагает наличие генетического компонента в скорости заселения сои корнями. Чтобы найти это, Павловски сравнил геномы 350 генотипов и отточил шесть геномных областей, связанных с разными уровнями колонизации сои.
«Мы смогли использовать всю имеющуюся у нас информацию о геноме сои и экспрессии генов, чтобы найти возможные причинные гены в этих шести регионах», – говорит она.
Согласно исследованию, гены контролируют химические сигналы и пути, которые вызывают грибок к корням, позволяют растению распознавать микоризный гриб как «хорошего парня», помогают строить арбускулы и многое другое. «Почти на каждом этапе процесса колонизации мы находили родственные гены в этих регионах», – говорит Павловски.
Знание того, какие гены контролируют колонизацию корней, может побудить селекционеров вывести сорта сои с более высоким сродством к микоризному грибку, что может означать улучшение усвоения питательных веществ, засухоустойчивости и устойчивости к болезням.
«Этот экологически безопасный подход к улучшению производства сои может также помочь сократить чрезмерное использование удобрений и пестицидов и способствовать созданию более целостных систем растениеводства», – говорит Глен Хартман, патолог из Департамента растениеводства и патолог из USDA-ARS.