Potsdame įsikūrusio Maxo Plancko molekulinės augalų fiziologijos instituto tyrėjai tiksliai atrado, kas nutinka simbiotiniams santykiams, kai augalas gamina streso hormonus. Jų tyrimai galėtų prisidėti prie naujo tipo žemdirbystės, kurioje augalai ir grybai sulaukia bendro dėmesio.
Tiesiai po mūsų kojomis, paslėptas po žeme, egzistuoja sudėtingas ryšių tinklas: beveik visi augalai gyvena glaudžiai simbiozėje su grybais. Šie grybai nesudaro klasikinių vaisiakūnių, kuriuos žinome iš miškų, ir kai kuriais atvejais mėgsta valgyti. Jie sudaro plačiai išsišakojusį smulkių siūlų, dar vadinamų hifomis, tinklą, kuris raižo dirvožemį. Vos viename kubiniame centimetre dirvožemio grybų hifos gali pasiekti apie 100 metrų ilgį. Nors daugelis grybų skaido negyvas medžiagas dirvožemyje, yra specializuotų rūšių, kurios gyvena glaudžiai su augalais ir priklauso nuo gyvų augalų fotosintezės produktų. Savo ruožtu jie aprūpina augalus vandeniu ir mineralinėmis maistinėmis medžiagomis. Ši mainų sistema egzistuoja jau šimtus milijonų metų ir yra būtina daugeliui sausumos augalų.
Arbuskulinė mikorizė yra ypač glaudi simbiozės forma , kai augalas suteikia grybo hifams laisvą prieigą prie savo šaknų ir net ląstelių. Evoliucijos metu ji išsivystė į vieną iš artimiausių gyvų organizmų sąveikų. Ši glaudi augalų ir grybų partnerystė, kai keičiamasi vandeniu ir maistinėmis medžiagomis, jau yra iš anksto užprogramuota jų genetiniame kode. Tačiau tam tikromis sąlygomis augalai atmeta simbiozės su grybais galimybę.
Profesorė Caroline Gutjahr ir jos komanda Maxo Plancko molekulinės augalų fiziologijos institute Potsdame tiksliai tiria, kas vyksta augalo šaknyse, kai jis pradeda arba atmeta simbiozę su grybeliu. Jų išvada: hormonai taip pat atlieka svarbų vaidmenį užmezgant partnerystę augaluose. „Jau apie 40 metų žinome, kad dujinis augalų hormonas etilenas, kuris gaminamas augaluose streso metu, pavyzdžiui, potvynio metu, slopina augalų ir grybelių simbiozę“, – aiškina Gutjahr. „Dabar sužinojome, kokie procesai vyksta augaluose ir kaip sąveikauja skirtingi augalų hormonai. Pagaliau žinome, kas nutinka, kai augalai nusprendžia už arba prieš šią partnerystę per etileno gamybą.“
Dviejų pagrindinių autorių, Debatosh Das ir Kartikye Varshney, atlikti eksperimentai parodė, kad, priešingai populiariam įsitikinimui, etilenas nesuaktyvina augalo imuninės sistemos apsaugos nuo grybelio. Vietoj to, augalo hormonas stimuliuoja centrinio reguliavimo baltymo, vadinamo SMAX1, kaupimąsi. Šis baltymas gali slopinti kelis augalo genus, atsakingus už simbiozės vystymąsi. Netinkamomis aplinkos sąlygomis augalas gamina hormoną, kuris slopina jo simbiotinius genus. Simbiotinių ryšių vystymasis sumažėja arba nebeleidžiamas. Jei sąlygos pasikeičia, kiti hormonai įgauna viršenybę prieš reguliavimo baltymą, inicijuodami jo skaidymą ir taip iš naujo aktyvuodami simbiotinius ryšius. Augalas yra atviras partnerystei.
Bendradarbiaudami su Davido C. Nelsono komanda Kalifornijos universitete Riverside, autoriai taip pat sugebėjo parodyti, kad etilenas skatina SMAX1 kaupimąsi net augaluose, kurie prarado gebėjimą sudaryti simbiotinį ryšį su grybais. Taigi šio atradimo reikšmė peržengia augalų ir grybų simbiozės ribas. Ateityje bus įdomu ištirti šio reiškinio vaidmenį už simbiozės ribų.
Supratimas, kaip augalai reguliuoja savo simbiozę su grybais stresinėmis sąlygomis, galėtų suteikti informacijos apie tai, kaip specialiai veisti augalus, kurie sudarytų naudingas partnerystes su grybais net ir kintant stresui ar klimato sąlygoms. Šios žinios, pavyzdžiui, ateityje galėtų padėti aprūpinti augalus pakankamai vandens ir maistinių medžiagų net ir naujomis klimato sąlygomis ir užtikrinti derlių.
originalus leidinys
Debatosh Das, Kartikye Varshney, Satoshi Ogawa, Salar Torabi, Regine Hüttl, David C. Nelson ir Caroline Gutjahr
Etilenas skatina SMAX1 kaupimąsi, slopindamas arbuskulinę mikorizinę simbiozę
„Nature Communications“, 27 m. vasario 2025 d.
Taip pat skaitykite
Grybelis gelbsti augalus | Pugnalom
Sliekui gresia pavojus | Pugnalom
