Фосфор является критически важным питательным веществом для роста растений, однако он часто заперт в почве и недоступен для растений. Естественный процесс арбускулярного микоризного симбиоза, в котором растения обменивают углерод на необходимые питательные вещества с грибами, является одним из способов преодоления этой проблемы. Несмотря на свою важность, молекулярные механизмы, контролирующие эти симбиотические отношения, остаются плохо изученными, что подчеркивает необходимость дальнейших исследований генетических факторов, которые их регулируют.
Группа исследователей из Чжэцзянского университета сделала новое открытие в области биологии растений, опубликованное в журнале Horticulture Research. Их исследование проливает свет на взаимодействие двух ключевых белков томатов - SlDELLA и SlPIF4, - которые играют решающую роль в способности растения образовывать симбиоз с грибами арбускулярной микоризы и поглощать фосфат. Эти идеи могут проложить путь к разработке культур, которым требуется меньше удобрений при улучшении эффективности питательных веществ.
Исследование углубляется в регуляторные механизмы SlDELLA и SlPIF4, двух белков, которые контролируют симбиотические отношения с грибами. Исследование показывает, что SlPIF4 негативно регулирует колонизацию грибов и поглощение фосфата, процессы, которые необходимы для питания растений. Наоборот, SlDELLA взаимодействует с SlPIF4, снижая его стабильность, не давая ему ингибировать гены, участвующие в транспорте фосфата и биосинтезе стриголактона.
Этот молекулярный механизм способствует синергии с почвенными грибами арбускулярной микоризы, усиливая способность растений поглощать питательные вещества, особенно в почвах с дефицитом фосфора. Эти результаты могут дать информацию для будущих стратегий генной инженерии для повышения устойчивости и урожайности сельскохозяйственных культур в сложных условиях.
Доктор Яньхун Чжоу, ведущий исследователь, подчеркивает более широкие последствия этого открытия: «Арбускулярный микоризный симбиоз - сложный и деликатный процесс, включающий сигнальный диалог на стадии предварительного контакта, процесс проникновения и образование арбускулы, а также развитие и дегенерацию арбускулы, которые точно регулируются фитогормонами, особенно стриголактонами, выделяемые корнями, которые стимулируют прорастание, ветвление гиф и удлинение спор грибов. Понимание регуляторного модуля SlDELLA-SlPIF4 имеет решающее значение не только для томатов, но и для оптимизации использования фосфора в различных культурах. Это исследование закладывает основу для более устойчивых методов ведения сельского хозяйства с потенциалом значительного повышения производительности при одновременном снижении воздействия на окружающую среду».
Это открытие предлагает революционный подход к решению глобальной проблемы дефицита фосфора. Нацелившись на гены, вовлеченные в арбускулярный микоризный симбиоз, особенно те, которые отвечают за поглощение фосфата, результаты открывают дверь для селекции или разработки культур, которые могут процветать на менее синтетических фосфорных удобрениях.
Такой подход обещает не только повысить урожайность сельскохозяйственных культур, но и защитить экосистемы от пагубного воздействия чрезмерного внесения минеральных удобрений, что станет значительным шагом на пути к устойчивому земледелию.
Источник: Horticulture Research.
Заглавное фото: Лукьянов Дмитрий, AgroXXI.ru.