Cechy molekularne symbiozy między rośliną a bakterią
Rośliny strączkowe żyją w symbiozie z bakteriami glebowymi z rodzaju Rhizobium, zwanymi bakteriami brodawkowymi. Bakterie te mogą swobodnie kolonizować wnętrze komórek rośliny i rozmnażać się w nich w wyspecjalizowanych organach zwanych nodulami. W zamian przetwarzają atmosferyczny azot w amon, który jest chętnie wykorzystywany przez roślinę jako źródło azotu. Choć symbioza między roślinami strączkowymi a bakteriami brodawkowymi jest zjawiskiem dobrze znanym, niewiele wiadomo o zdarzeniach wczesnego sygnalizowania, które odpowiadają za nawiązanie tego związku. W tym kontekście powstał finansowany przez UE projekt SYMBIOSIGNAL, którego celem było zidentyfikowanie białek i genów zaangażowanych w sygnalizowanie symbiotyczne. Chcąc zbadać wczesne zdarzenia mechanizmu transkrypcji, które mają miejsce w korzeniach, naukowcy jako modelem posłużyli się rośliną strączkową z gatunku Medicago truncatula. Wykorzystując metodę sekwencjonowania następnej generacji, przeanalizowali profil transkrypcyjny korzeni M. truncatula w bardzo wczesnych etapach symbiozy, skupiając się na roli czynnika sygnałowego Nod. Do analizy wykorzystano rośliny z mutacją w różnych komponentach szlaku Nod, a w rezultacie udało się zidentyfikować blisko 11 000 genów o różnicach w ekspresji. Spośród tych genów badacze wyselekcjonowali szereg czynników transkrypcyjnych zaangażowanych w percepcję etylenu i biosyntezę, w tym nadrodzinę AP2/czynnika reagującego na etylen. Celem prowadzonych prac było scharakteryzowanie szczegółowej roli tych genów w odpowiednich mutacjach roślin lub poprzez eksperymenty wyciszenia. Biorąc pod uwagę znaczenie etylenu w kiełkowaniu, dojrzewaniu owoców i innych procesach roślinnych, odkrycia te można przełożyć na nowatorskie metody udoskonalające obecne systemy rolne i zwiększające uzysk plonów.
Słowa kluczowe
Symbioza, rośliny strączkowe, bakterie brodawkowe, sygnalizowanie symbiotyczne, czynnik Nod, Medicago truncatula
