Zależność międzygenomowa między roślinami i grzybami

Małe RNA są niezbędne do wyciszania genów podczas transkrypcji i po niej. Niedawno naukowcy odkryli ich znaczenie w patogenezie chorób roślin.

Postawiono hipotezę, że małe RNA i białka efektorowe, np. z rodziny argonaut (AGO), poruszają się i działają w płaszczyźnie pomiędzy rośliną a jej patogenem. Badacze z finansowanego przez UE projektu SMALLRNATRANSFER (Intergenomic relationships during plant-pathogen interactions) sprawdzali tę hipotezę.

Jako że oddziaływania między grzybem Colletotrichum higginsianum a Arabidopsis thaliana zostały dobrze scharakteryzowane, naukowcy wybrali je jako model do badań. Użyli oni wysokoprzepustowej technologii sekwencjonowania, aby zidentyfikować swoiste dla C. higginsianum małe RNA związane z białkami AGO Arabidopsis.

Po uzyskaniu bibliotek małych RNA od Arabidopsis zarażonych C. higginsianum naukowcy przeprowadzili dogłębne sekwencjonowanie. Ponieważ nie mogli potwierdzić wiarygodności większości odczytów grzyba, wygenerowali biblioteki małych RNA z grzybni C. higginsianum. Podczas tego procesu zidentyfikowano istotne elementy maszynerii wyciszania RNA, mianowicie po dwa białka AGO i DICER oraz trzy polimerazy RNA zależne od RNA.

Aby scharakteryzować profile małych RNA C. higginsianum, uczestnicy projekty wygenerowali szereg szczepów grzybów z zaburzeniami wyciszania genów i wyznakowane epitopem białka AGO1 i AGO2 grzybów. Niektóre spośród szczepów grzybów z zaburzeniami wyciszania genów, takie jak Δdcl1 i Δago1, cechowały się wadami tworzenia i morfologii konidiów. Konidia to rodzaj zarodników grzybów, które służą do rozmnażania bezpłciowego.

Poprzez analizę transkryptomiczną naukowcy wykazali, że w pewnym szczepie C. higginsianum bytuje na stałe wirus. Jest to przełomowe odkrycie, ponieważ ten grzyb wykorzystuje interferencyjne RNA (RNAi) do kontroli namnażania wirusa i zapobiegania wadom konidiów. Wyniki są intrygujące, jako że wskazują na brak powiązania między supresją odporności rośliny, a indukowanym wirusowo zmniejszeniem patogenezy.

Wiedza i narzędzia stworzone w ramach tego projektu stanowią nieocenioną podstawę do dalszych badań podstawowych i stosowanych nad interakcjami roślina-patogen. Przyszłe prace badawcze pozwolą określić wpływ wirusowych małych RNA i symbiotycznych zależności między wirusem a grzybem na zachorowalność roślin i ciężkość chorób.

Zastosowania obejmują zwalczanie szkodników i tworzenie odpornych szczepów roślin. To z kolei powinno pomóc zwiększyć bezpieczeństwo żywnościowe i jakość żywności.