Паразитизм растений – это явление, при котором растение-паразит захватывает и поглощает воду и питательные вещества от второго растения-хозяина с помощью специального органа, называемого «гаусториум».«После образования гаустория определенные ферменты помогают в формировании связи между тканями паразита и растений-хозяев, известной как« ксилемный мост », который облегчает транспортировку воды и питательных веществ от хозяина к паразиту.
Похожий механизм задействован в процессе искусственной трансплантации ствола, во время которого клеточные стенки двух разных тканей растения на стыке трансплантата становятся тоньше и сжимаются, что стало возможным благодаря специфическим ферментам, модифицирующим клеточную стенку.
Модификация клеточной стенки также играет роль в паразитизме в различных линиях паразитических растений.
Поэтому исследовательская группа во главе с доктором Кен-ичи Куротани из Университета Нагоя выдвинула гипотезу, что похожие гены и ферменты должны быть вовлечены в процесс паразитизма и межвидовой прививки. «Чтобы исследовать молекулярные события, участвующие в межклеточной адгезии между P. japonicum и растение-хозяин мы проанализировали транскриптом на P. japonicum-Arabidopsis паразитизм и P. japonicum-Arabidopsis », – сообщает д-р Куротани. Когда ген в клетке активируется, он производит «транскрипт» РНК, который затем транслируется в активный белок, который затем используется клеткой для выполнения различных действий. «Транскриптом» – это полный набор транскриптов РНК, которые геном организма производит в различных условиях.
Результаты их экспериментов опубликованы в журнале Nature’s Communications Biology.
Сравнение транскриптомов паразитизма и трансплантата показало, что гены, связанные с заживлением ран, делением клеток, репликацией ДНК и синтезом РНК, были сильно активированы во время обоих событий, что указывает на активную пролиферацию клеток как на границе гаустория, так и на границе трансплантата.
«Более того, мы обнаружили перекрытие между данными транскриптома из этого исследования и данными из прививки между Nicotiana и Arabidopsis, другим покрытосеменным», – сообщает д-р Мичитака Нотагучи, соавтор исследования. Гликозилгидролазы – это ферменты, которые специально нацелены на расщепление целлюлозы, основного компонента стенок растительных клеток. А ?-1,4-глюканаза, идентифицированная в P. japonicum принадлежит к семейству гликозилгидролаз 9B3 (GH9B3); фермент из того же семейства был признан решающим для клеточно-клеточной адгезии в Nicotiana группой доктора Нотагучи.
Дальнейшие эксперименты показали, что GH9B3-глушитель P. japonicum мог образовывать гаусторий с Arabidopsis, но не мог образовывать функциональный ксилемный мостик, что означает, что P. japonicum ?-1,4-глюканаза является неотъемлемой частью паразитарной активности растений.
Кроме того, во время экспериментов по искусственной прививке наблюдались высокие уровни транскрипта РНК GH9B3, что доказывает, что фермент играет неотъемлемую роль как в механизмах паразитизма, так и в механизмах прививки.
Данные транскриптома, полученные в этом исследовании, могут быть использованы для выявления дополнительных генов и ферментов, участвующих в паразитизме растений.
Кроме того, дальнейшие исследования в этих направлениях помогут ученым разработать конкретные молекулярные подходы для достижения устойчивых альтернатив межвидовой прививки.