Istraživači sa Univerziteta u Torontu razbili su kod komunikacije između biljaka i gljiva u novoj studiji objavljenoj u časopisu Molecular Cell.
Koristeći pekarski kvasac, istraživači su otkrili da biljni hormon strigolakton (SL) aktivira gljivične gene i proteine povezane sa metabolizmom fosfata, sistemom koji je ključan za rast. Ovaj uvid u to kako gljive reaguju na hemijske signale na molekularnom nivou mogao bi dovesti do novih strategija za kultivisanje čvršćih useva i borbu protiv gljiva koje izazivaju bolesti.
„Kako počnemo da shvatamo kako biljke i gljive komuniciraju, bolje ćemo razumeti složenost zemljišnog ekosistema, što vodi zdravijim usevama i poboljšava naš pristup biodiverzitetu“, kaže Šeli Lumba, viši autor i docent na odseku za ćelije i sistemske biologije na Univerzitetu u Torontu.
U zemljištu, koreni biljaka se sarađuju sa gljivama na tihom molekularnom „jeziku“ kako bi usmeravali njihovu strukturu. Kada biljke otpuštaju SL-ove, one signaliziraju gljivicama da se vežu za svoje korenje, obezbeđujući fosfate – gorivo koje biljke treba da raste, i glavnu komponentu većine đubriva – u zamenu za ugljenik.
Za studiju, Lumba i njeni kolege istraživači istraživali su zašto i kako gljive reaguju na SL-ove. Osamdeset procenata biljaka oslanja se na ovaj simbiotski odnos, a poboljšanje ove interakcije sa korisnim gljivama moglo bi da donese čvršće useve, smanji upotrebu đubriva i minimizira oticanje fosfata u vodene tokove.
U drugim slučajevima, gljive koje izazivaju bolesti mogu da iskoriste hemijske znakove da zaraze useve, ponekad uništavajući čitave žetve. Razumevanje ovog hemijskog jezika takođe može pomoći u blokiranju takvih patogena.
Zbog složenosti zemljišnog ekosistema, naučnici do sada nisu mogli da identifikuju specifične hemikalije koje podstiču korisne gljive ili efekte ovih signala. Lumba i njen tim razbili su kod pomoću pekarskog kvasca, tiše gljive koju su ljudi pripitomili milenijumima. Laki načini modernih sojeva čine ih pogodnim za laboratoriju.
Istraživači su tretirali kvasac sa SL-ovima i posmatrali koji su geni isključeni i uključeni kao odgovor. Otkrili su da je ovaj hemijski signal povećao ekspresiju gena označenih „PHO“ koji su povezani sa metabolizmom fosfata. Dalja analiza je pokazala da SL-ovi funkcionišu preko Pho84, proteina na površini kvasca koji prati nivoe fosfata, aktivirajući kaskadu drugih proteina u fosfatnom putu.
Istraživači su utvrdili da biljke oslobađaju SL kada im nedostaje fosfata, signalizirajući kvascu da promeni unos fosfata.
Otkrili su da fosfatni odgovor na SL signal važi ne samo za pripitomljene gljive kao što je pekarski kvasac, već i za divlje gljive, posebno štetnu pšenične gljivice Fusarium graminearum i korisnu simbiotsku gljivu Serendipita indica.
„Ekspresija gena kao rezultat hemijskog tretmana je ključna za ovaj pristup – identifikuje efekat SL odgovora na rast gljivica“, kaže Lumba.
Naučnici mogu da koriste ovu jednostavnu metodu da sistematski identifikuju male molekule biljnog porekla koji komuniciraju sa gljivama. Poboljšanje interakcije sa korisnim gljivama moglo bi dovesti do napretka u poljoprivredi i ublažiti zagađenje i nesigurnost hrane.
„Potencijalni uticaj ovog istraživanja može poboljšati živote mnogih“, kaže Lumba. „Radi se o zdravom tlu za zdravu planetu.“
