Полезный и вредный ген

На листьях культурных растений нередко можно наблюдать белый пушистый налет. Это мицелии микроскопических сумчатых грибов порядка Erysiphales. Эти грибы питаются клетками растений, вызывая заболевание, получившее название «мучнистая роса». Кроме листьев гриб поражает побеги, черешки, плодоножки и плоды. Понятно, что плоды он портит безвозвратно и урожай теряется. Большой ущерб мучнистая роса наносит и урожаю зерновых культур. Поэтому ученые хотят выяснить, как происходит заражение растения, какие гены и белки в этом участвуют.

В совместном исследовании отдела генетики сельскохозяйственных культур (Центр Джона Иннеса, Исследовательский парк Норвича, Англия) и Шанхайского института физиологии и экологии растений ученые обнаружили, что патогенный гриб использует для заражения путь, необходимый растениям для выстраивания симбиоза с полезными микоризными грибами. Микоризные грибы помогают растению поглощать воду и минеральные вещества из почвы, а взамен получают углеводы, аминокислоты и фитогормоны. Но по порядку.

За восприимчивость растений к инфекции отвечает ген MLO (Mildew resistance Locus O). Мутанты с нарушенной функцией этого гена устойчивы к патогену. На их основе уже созданы сельскохозяйственные сорта. До сих пор непонятно, зачем растениям нужен ген, вызывающий проникновение гриба-паразита. Если этот ген на протяжении истории эволюции растений не исчез, значит, он для чего-то нужен. Как показали результаты филогенетического исследования, ген MLO очень древний. Появился он у наземных растений, как и микоризный симбиоз, за миллионы лет до появления грибков мучнистой росы. Ученые выяснили, что ген MLO помогает построить симбиоз с микоризными грибами. Для этого они сделали мутанты ячменя, пшеницы и бобового растения Medicago truncatula с неработающим геном MLO. Такие растения утратили способность формировать микоризу. В будущем наверняка удастся создать растения с такими генотипами, которые поддерживали бы микоризный симбиоз и при этом оставались устойчивыми к мучнистой росе.

(New Phytologist, 2020, 227, 279–282)