Результаты исследования появились 16 октября в журнале PLOS Pathogens.Катерина Боркович, профессор патологии растений и заведующая кафедрой патологии растений и микробиологии, и ее коллеги начали с двух близкородственных сортов томатов: «Манимейкер» восприимчив к увяданию грибка Fusarium oxysporum, тогда как «Мотель» устойчив. В своем поиске того, что отличает их друг от друга, исследователи сосредоточились на микроРНК, небольших молекулах, которые действуют, регулируя экспрессию множества генов, включая гены, участвующие в иммунитете растений.Они обрабатывали корни двух сортов водой или раствором, содержащим F. oxysporum, и искали микроРНК, которые увеличивались в ответ на грибок в Moneymaker (где они подавляли гены устойчивости) или уменьшались в Motelle (где они позволяли экспрессию гены устойчивости).
Они идентифицировали две кандидатные микроРНК, уровень которых снизился в Motelle после лечения грибком.Поскольку микроРНК ингибируют свои мишени, связываясь с ними, компьютерный поиск может найти гены-мишени с комплементарными последовательностями. Такой поиск in silico мишеней для двух микроРНК позволил идентифицировать четыре кандидата в геноме томата, и все четыре напоминали известные гены устойчивости растений.«Когда мы сравнили уровни четырех потенциальных целей в двух сортах после воздействия грибка, мы обнаружили, что все четыре были активированы в ответ на F. oxysporum — но только в Motelle; уровни в Moneymarker не изменились, "- сказал Боркович, автор исследования.
Чтобы проверить, действительно ли повышающая регуляция генов-мишеней делает Motelle устойчивым, Боркович и ее коллеги использовали систему вирус-индуцированного подавления генов (VIGS), которая может подавлять определенные гены в томате. После контакта с F. oxysporum у растений VIGS Motelle наблюдались симптомы заболевания, включая увядание листьев, которые подавляли любой из четырех генов.
Хотя симптомы не были такими серьезными, как у растений Манимейкера, это свидетельствует о том, что все четыре мишени вносят свой вклад в устойчивость.«Взятые вместе, — заключают Боркович и ее соавторы, — наши результаты показывают, что Манимейкер очень восприимчив, потому что его потенциальная устойчивость недостаточно выражена из-за действия микроРНК». Более того, «поскольку четыре идентифицированные мишени отличаются от единственного известного гена устойчивости к F. oxysporum в томатах, — говорят они, — еще многое предстоит узнать об иммунном ответе на важное семейство патогенов, поражающих многочисленные культурные растения».К Борковичу присоединились в исследовании Шоуцян Оуян (первый автор исследовательской статьи), Пак Гюнсун, Акоп С. Атамиан, Джейсон Стаджич и Исгоухи Калошян из Калифорнийского университета в Риверсайде; и Клифф С. Хан из Лос-Аламосской национальной лаборатории.
«Затем мы хотели бы выяснить, сохраняется ли какая-либо из идентифицированных нами микроРНК в дополнительных видах растений, инфицированных другими штаммами F. oxysporum», — сказал Боркович. «Мы также заинтересованы в идентификации белков и генов в грибах, которые важны для регуляции экспрессии этих микроРНК в одном сорте, но не в другом. Другими словами, что в грибе чувствует растение?»