Dobre wieści dla rolników. Szkodliwy grzyb można zamienić w użyteczny
Szkodliwy dla roślin grzyb, który hamuje rozrost korzeni, po niewielkiej manipulacji genetycznej może pobudzać rozwój tychże korzeni – informuje pismo „Nature Communications”.
Szara pleśń (Botrytis cinerea) i inne choroby wywoływane przez grzyby mogą powodować ogromne straty w rolnictwie, atakując zboża czy inne uprawy oraz ograniczając trwałość owoców i warzyw.
Z drugiej strony niektóre grzyby przynoszą swoim żywicielom korzyści, pomagając roślinom przetrwać. Na przykład pleśń Colletotrichum tofieldiae (Ct) zazwyczaj wspiera rozwój roślin - nawet wtedy, gdy brakuje im fosforu, składnika odżywczego ważnego dla fotosyntezy i wzrostu. Wykazano nawet, że ten żyjący na korzeniach grzyb zwiększa wzrost i plony ważnych gospodarczo upraw, takich jak kukurydza i pomidory.
Zboża pod lupą. Jaka jest skala porażenia grzybowego?
Z hamowania wzrostu – na jego promowanie
Naukowcy z Uniwersytetu Tokijskiego badali nietypowy, patogenny szczep Colletotrichum tofieldiae, zwany Ct3, który hamuje wzrost roślin. Porównując korzystne i szkodliwe szczepy Ct, odkryli, że to, czy wpływ grzyba na roślinę jest szkodliwy, czy korzystny, zależy od aktywności lub nieaktywności określonego klastra genów (klaster to grupa blisko usytuowanych w genomie genów, które kodują blisko spokrewnione białka).
Kiedy klaster został zakłócony genetycznie lub przez zmianę środowiska, zachowanie grzybów zmieniło się: z hamowania wzrostu - na jego promowanie. Zrozumienie takich mechanizmów mogłoby pomóc ograniczyć marnowanie żywności poprzez wykorzystanie korzystnej roli, jaką grzyby mogą odgrywać w produkcji i przechowywaniu żywności. To poprawiłoby światowe bezpieczeństwo żywnościowe i pomogło ograniczyć ogromne marnotrawstwo produktów rolnych.
"Grzyby zakażające rośliny wykazują zróżnicowany styl życia, od mutualistycznego (korzystnego dla obu stron) do patogennego (szkodliwego), w zależności od środowiska żywiciela. Jednakże mechanizmy, dzięki którym zachowanie tych drobnoustrojów ulega zmianom w ramach zróżnicowanego stylu życia, pozostają słabo poznane" - powiedział profesor nadzwyczajny Kei Hiruma z Graduate School of Arts and Sciences na Uniwersytecie Tokijskim.
Chowacze i pleśń śniegowa
Badacze użyli rzodkiewnika pospolitego
"Przeanalizowaliśmy informację genetyczną różnych szczepów grzyba korzeniowego Colletotrichum tofieldiae za pomocą porównawczej analizy transkryptomicznej, która umożliwiła nam zbadanie różnic w ekspresji genów pomiędzy każdym szczepem. Wyłącznie klaster genów wtórnego metabolizmu, zwany ABA-BOT, określa, czy grzyb wykazuje cechy patogenne czy mutualistyczne w stosunku do rośliny żywicielskiej" - dodał.
Zespół badawczy wykorzystał jako roślinę żywicielską często używanego do eksperymentów rzodkiewnika pospolitego (Arabidopsis thaliana) i pozyskał sześć szczepów grzyba Ct z różnych lokalizacji geograficznych, aby ją zarazić. Zgodnie z oczekiwaniami pięć szczepów znacząco pobudziło wzrost roślin, ale szósty – zwany Ct3 – okazał się hamować pobieranie składników odżywczych, powstrzymując wzrost roślin i prowadząc do objawów choroby.
Naukowcy odkryli, że zarówno patogenne, jak i mutualistyczne szczepy Colletotrichum tofieldae zawierają klaster genów ABA-BOT, ale szczepy mutualistyczne go nie wyrażały (geny nie były aktywne). Wcześniej uważano, że grzyby patogenne i mutualistyczne mają odrębne klastry cech charakterystycznych. Nowe odkrycia sugerują, że mechanizm jest bardziej złożony.
Przełom w zwalczaniu zgnilca pszczół? Naukowcy zrobili lekarstwo z grzyba
Patogeny jako pożyteczne drobnoustroje?
Kiedy działanie klastra genów zostało zakłócone, czy to na poziomie genetycznym, czy przez zmianę środowiska rośliny, Ct3 stał się niepatogenny, a nawet korzystny dla żywiciela, promując wzrost korzeni. Chociaż potrzebne są dalsze badania - wydaje się, że klaster ABA-BOT może przyczyniać się do chorobotwórczości różnych grzybów poza gatunkami Ct. Na przykład może brać udział w patogenezie pleśni Botrytis, który atakuje owoce i warzywa w gospodarstwach domowych.
"Jeśli uzyskamy wszechstronne zrozumienie mechanizmów regulacyjnych rządzących klastrem genów wtórnego metabolizmu grzybów, będziemy mogli opracować metodę selektywnego tłumienia potencjalnej patogenezy w skądinąd pożytecznych grzybach, optymalizując ich wykorzystanie w rolnictwie i wykorzystując pełny potencjał naturalnie występującej różnorodności drobnoustrojów w ekosystemach glebowych" – wskazał prof. Hiruma. - "Uświadomiłem sobie, że nawet patogeny mogą wykazywać nieszkodliwe cechy podczas znacznej części swojego cyklu życiowego. Właściwie zaczynam rozważać możliwość, że to, co tradycyjnie nazywamy patogenami, może w rzeczywistości funkcjonować jako pożyteczne drobnoustroje w innych warunkach".
- Krok po kroku w zakresie doboru odmian, nawożenia i ochrony. Zamów prenumeratę miesięcznika "Nowoczesna Uprawa" już teraz
