Израильские ученые установили, что растения обмениваются генами с бактериями
Исследование ученых Еврейского университета и Хайфского Техниона показало, как растения и бактерии обмениваются генами друг с другом. Основанная на таком обмене технология может улучшить здоровье и развитие растений.
Растения тесно связаны с сообществом бактерий, которые имеют решающее значение для их здоровья и развития. Израильские ученые выдвинули и подтвердили гипотезу, согласно которой связь между растениями и их микробиотой осуществляется в том числе за счет горизонтального переноса генов. Если перенос генов между бактериями хорошо известен, то перенос генов между двумя разными царствами живой природы подробно описан и исследован впервые.
Работа опубликована в журнале ISME Communications.
Ученые идентифицировали 75 генов, которыми Arabidopsis thaliana (Резуховидка Таля) обменивается с бактериями. Растения получили 59 генов от бактерий, а бактерии – не менее 16 генов от растений. Гены, полученные растениями, усиливают углеводный обмен и биосинтез гормона ауксина, который имеет решающее значение для регуляции роста растений и иммунных реакций. В некоторых случаях бактериальные гены помогают исправить нежелательные мутации у растений. При мутации гена DET2 растение вырастает карликовым. Но аналогичный ген бактерии может заменить мутировавший ген растения и исправить ситуацию.
Бактерии тоже получают преимущества от такого обмена. Например, группа бактерий Streptomyces получила от растений ген, позволяющий им расщеплять хитин – твердое соединение, широко распространенное у насекомых и грибов.
"Мы были удивлены тем, что обмен генами происходит между организмами, расположенными так далеко на древе жизни. Но бактериальный ген, приобретенный растением, должен претерпеть некоторые изменения, чтобы активизироваться внутри растительных клеток. Еще необходимо изучить, как гены развиваются после обмена", – говорит ведущий автор работы доктор Асаф Леви.
Ученый говорит: "Интригует следующий вопрос: обмениваются ли бактерии генами с другими организмами, например, с животными и людьми?"
В настоящее время сельскохозяйственный сектор ежегодно тратит миллиарды долларов на борьбу с болезнями растений и экологическим стрессом. Использование переноса бактериальных генов дает новый механизм для повышения устойчивости и производительности растений.