המחקר מתאר מנגנון חדש שמתווך את הקשרים הסימביונים בין צמחים ופטריות. זה פותח דרכים להגדיל חקלאי פרודוקטיביות בעתיד על ידי גידול יבולים עמידים יותר הדורשים פחות מים, אדמה ושימוש פחות בדשנים כימיים.
לצמחים יש קומפלקס סימביוטי קשר עם פטריות מיקוריזה. פטריות אלו יוצרות מעטה סביב שורשי הצמח המספקים יתרונות מרובים תחת מערכת יחסים סימביונית. הקשר מאפשר ספיגה מוגברת של מים וחומרי מזון על ידי הצמח במיוחד זרחן ובתמורה, הצמח מספק פחמן לפטריות כדי להאכיל ולגדול. הפטריות משתרעות זמן רב למדי בשורשי הצמח, ולכן נפח גדול יותר של קרקעות נגיש כעת. לכמעט 80 אחוז מכל מיני צמחי הקרקע יש פטריית מיקוריזה הקשורה לשורשים. מערכת היחסים הזו היא האינטראקציה הצמחית-מיקרוביאלית הנפוצה והרלוונטית ביותר שהמנגנונים הבסיסיים שלה עדיין נחקרים.
במחקר שפורסם ב-8 ביולי ב צמחים, חוקרים השתמשו ברצף גנומי, גנטיקה כמותית, מחשוב ביצועים גבוהים וביולוגיה ניסויית כדי למצוא טריגרים גנטיים כדי לאפשר קשר סימביון בין צמח ופטריות. הם בחרו ארבידופסיס, צמח אשר באופן טבעי אינו מקיים אינטראקציה עם פטריית ectomycorrhizal ל ביקולור. הם זיהו גן ספציפי שסביר להניח שישלוט בקשר הסימביוטי בין הצמח הזה לפטריות באדמה. לאחר מכן, הם הנדסו גנטית את הצמח הזה לגרסה חדשה המבטאת כעת חלבון הנקרא חלבון קינאז PtLecRLK1 דמוי קולטן לקטין מסוג G. הצמח חוסן כעת בפטרייה.
נראה כי חלבון PtLecRLK1 דמוי קולטן לקטין לקטין מסוג G מתווך אינטראקציה סימביוטית בין Populus – L. bicolor כמו גם הטרנסגני ארבידופסיס - L bicolor מערכות כאשר הפטרייה עוטפת את קצות שורשי הצמח ויוצרת מעטפת פטרייתית המעידה על היווצרות סימביוטית. עם שינוי של גן בודד, לא מארח ארבידופסיס הומר למארח עבור הסימביונט הזה.
המחקר הנוכחי מתאר שלב מולקולרי חשוב כיצד נוצר קשר סימביוטי בין צמחים לפטריות. הבנה טובה יותר של הקשר הזה על ידי מציאת טריגרים גנטיים יכולה לעזור להשתמש בקשר הסימביוני הזה כדי להיות מסוגל לגדל צמחים בתנאים שליליים כמו טיוטה, או הגברת תזונה וספיגת חנקן, התמודדות עם פתוגנים וכו'. המחקר פותח דרכים להנדס צמח-מיקוריז מועיל יחסים. זה יכול לעזור לנו לגדל יבולים שיזדקקו לפחות מים, פחות חקלאי אדמה, פחות דשנים כימיים, מתנגדים למזיקים ופתוגנים ומייצרים יותר יבול לדונם.
***
מקור (ים)
Labbé, J et al. 2019. תיווך של אינטראקציה צמחית-מיקוריזלית על ידי קינאז דמוי קולטן ללקטין. צמחי טבע. 5 (7): 676. http://dx.doi.org/10.1038/s41477-019-0469-x
