Bu görüntüler, zararlı Ct3’ün kök büyümesini önemli ölçüde sınırlayan şaşırtıcı etkisini gösterirken, yararlı Ct thal teresinin kök büyümesini büyük ölçüde artırıyor. Kredi: 2023, K. Hiruma
Araştırmacılar, Colletotrichum tofieldiae mantarının, belirli bir gen kümesinin aktivasyonuna bağlı olarak bitki büyümesini hem destekleyebildiğini hem de engelleyebildiğini buldu. Bu keşif, zararlı patojenler ve faydalı mikroplar arasındaki geleneksel ayrımlara meydan okuyor. Bu özelliklerin anlaşılması ve kullanılması küresel gıda güvenliğini artırabilir ve israfı azaltabilir.
Mantarların neden olduğu küf ve hastalıklar, meyve ve sebzelerin raf ömrünü büyük ölçüde etkileyebilir. Ancak bazı mantarlar, bitkinin hayatta kalmasına yardımcı olarak konakçılarına fayda sağlar.
Colletotrichum tofieldiae (Ct), bitki fotosentez ve büyüme için önemli bir besin maddesi olan fosfordan mahrum kaldığında bile genellikle bitki gelişiminin devam etmesini destekleyen bir kök küfüdür. Araştırmacılar, bitki büyümesini tersine engelleyen, Ct3 adı verilen mantarların benzersiz bir patojenik türünü inceledi. Yararlı ve zararlı Ct suşlarını karşılaştırarak, tek bir mantarın ikincil metabolizma gen kümesinin aktivasyonunun, mantarın konakçı bitki üzerindeki olumsuz etkisini belirlediğini buldular.
Küme genetik olarak veya genetik olarak bozulduğunda. Çevredeki bir değişiklikle birlikte mantarların davranışı, büyümeyi engellemekten teşvik etmeye doğru değişti. Bunun gibi mekanizmaları anlamak, mantarların yiyecekler üzerinde sahip olabileceği yararlı rolden yararlanarak yiyecek israfını azaltmamıza yardımcı olabilir.
Taze çilekleriniz küflenip bulanıklaştığında veya üzümler griye dönüp meyve kasesinin dibinde büzüştüğünde, her zaman biraz hayal kırıklığı yaratır ve nahoştur. Suçlu genellikle Botrytis adı verilen, gıda mahsullerini dünya çapında tahrip eden ve rüzgar ve toprakla kolayca yayılan, hastalığa neden olan bir mantardır.
Ancak, ev sahibi bitkilerle daha az yıkıcı bir ilişkiye sahip olan birçok mantar vardır. tesisin gelişmesine yardımcı olabilecek ortaklıklar kurmak. Mantarların yararlı özelliklerinin desteklenmesi ve istenmeyen sonuçların (küflü meyveler gibi) bastırılması, küresel gıda güvenliğine büyük ölçüde yardımcı olacak ve büyük miktarda gıda israfının azaltılmasına yardımcı olacaktır.
Araştırmalardan Bilgiler
“Bitkilerle ilişkili Mantarlar, konakçı ortamına bağlı olarak karşılıklı (yararlı) ile patojenik (zararlı) arasında değişen çeşitli enfeksiyon yaşam tarzları gösterir. Ancak bu mikropların farklı yaşam tarzları boyunca geçişini sağlayan mekanizmalar hâlâ tam olarak anlaşılamamıştır,” dedi Tokyo Üniversitesi Sanat ve Bilim Enstitüsü’nden Doçent Kei Hiruma.
“Çeşitli kaynaklardan gelen genetik bilgileri analiz ettik.” Karşılaştırmalı transkriptomik analiz kullanılarak Colletotrichum tofieldiae adı verilen bir kök mantarının suşları, her bir suş arasındaki gen ifadesindeki farklılıkları incelememize olanak sağladı. Şaşırtıcı bir şekilde, ABA-BOT adı verilen tek bir mantar ikincil metabolizma gen kümesinin, mantarın konakçı bitkiye karşı patojenik veya karşılıklılık özellikleri sergileyip sergilemediğini yalnızca belirlediğini bulduk.”
Colletotrichum tofieldae, genellikle bitkilere fayda sağlayan bir mantardır. Fosfor eksikliği çekiyorlar ve bu hayati besin maddesinin eksikliğine rağmen gelişmelerine yardımcı oluyorlar. Hatta mısır ve domates gibi ekonomik açıdan önemli mahsullerin büyümesini ve verimini arttırdığı bile gösterilmiştir.
Bu çalışmada, çok kurumlu ekip konukçu bitki olarak thal tere kullanmış ve altı Ct suşu elde etmiştir. bulaştırmak için farklı coğrafi konumlar. Beş suşun beklendiği gibi bitki büyümesini önemli ölçüde desteklediği, ancak Ct3 adı verilen altıncı suşun besin alımını bastırdığı, bitki büyümesini engellediği ve hastalık semptomlarına yol açtığı bulundu. Peki bu büyük değişime ne sebep oldu?
Keşifler ve Çıkarımlar
“İki önemli nokta belirledik: Birincisi, mantar tarafında, Ct3 ABA-BOT biyosentezi gen kümesini etkinleştirir; ve ikincisi, bitki tarafında, Ct3’ün konakçı bitkinin ABA sinyal yollarını indüklemesi ve bu yolla mantarın bitki büyümesini engellemesidir,” diye açıkladı Hiruma. Araştırmacılar, Colletotrichum tofieldae’nin hem patojenik hem de karşılıklıcı suşlarının ABA-BOT gen kümesini içerdiğini, ancak karşılıklıcı suşların bunu ifade etmediğini, yani genlerin etkinleştirilmediğini buldu. Geleneksel olarak patojenlerin ve karşılıklıcıların farklı özelliklere sahip olduğu düşünüldüğü için keşif sürpriz oldu, ancak bu bulgular bunların daha karmaşık bir şekilde ilişkili olduğunu gösteriyor.
Gen kümesi, genetik düzeyde veya genetik düzeyde bozulduğunda Bitkinin ortamını değiştiren Ct3, patojenik olmayan hale getirildi ve hatta kök büyümesini teşvik ederek konakçı için faydalı hale geldi. Daha fazla araştırmaya ihtiyaç duyulmasına rağmen, ABA-BOT gen kümesinin, Ct türlerinin ötesinde çeşitli mantarlarda patogenezde katkıda bulunabileceği görülmektedir.
Örneğin, evimizi etkileyen Botrytis’in patogenezinde rol oynayabilir. meyve ve sebzeler. “Mantarların ikincil metabolizma gen kümesini yöneten düzenleyici mekanizmalar hakkında kapsamlı bir anlayış kazanırsak, aksi takdirde faydalı olan mantarlardaki potansiyel patogenezi seçici olarak bastıracak, tarımda kullanımlarını optimize edecek ve doğal olarak mevcut mikrobiyal çeşitliliğin tüm potansiyelinden yararlanacak bir yöntem tasarlayabiliriz. toprak ekosistemlerinde” dedi Hiruma.
“Patojenlerin bile yaşam döngülerinin önemli bir bölümünde zararlı olmayan özellikler sergileyebileceğini fark ettim. Aslında, geleneksel olarak patojen olarak adlandırdığımız şeylerin aslında başka koşullar altında faydalı mikroplar olarak işlev görebileceği olasılığını düşünmeye başlıyorum.”
Referans: “Karşılıklılık-patojen geçişi için kritik olan bir mantar seskiterpen biyosentezi gen kümesi Colletotrichum tofieldiae’de” yazan: Kei Hiruma, Seishiro Aoki, Junya Takino, Takeshi Higa, Yuniar Devi Utami, Akito Shiina, Masanori Okamoto, Masami Nakamura, Nanami Kawamura, Yoshihiro Ohmori, Ryohei Sugita, Keitaro Tanoi, Toyozo Sato, Hideaki Oikawa, Atsushi Minami , Wataru Iwasaki ve Yusuke Saijo, 6 Eylül 2023, Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-023-40867-w
Bu araştırma kısmen JSPS KAKENHI tarafından desteklenmiştir. Grant (16H06279, 18K14466, 18H04822, 19H05688, 20H02986, 21H05150, 22H02204 (A.M.)), JST hibesi (JPMJPR16Q7, JPMJCR19S2, JPMJSC1702, JPMJFR200A) ve Ue hara Memorial Vakfı (A.M.).