Влияние инокуляции грибом Rhizophagus irregularis на экспрессию генов аквапоринов в корнях Medicago lupulina в условиях засухи

Обоснование. Большинство наземных растений образуют симбиоз с грибами арбускулярной микоризы. Aрбускулярная микориза способствует существенному усилению роста растений и их адаптации к стресс-факторам биотической и абиотической природы. Грибы арбускулярной микоризы помогают растениям усваивать минеральные вещества, улучшают водное питание растения-хозяина. При этом регуляция и транспорт воды в растениях во многом определяется работой аквапоринов. Специфичность экспрессии генов этих транспортеров у разных видов растений и в разных тканях до конца не изучена.

Цель исследования. Оценка влияния микоризации люцерны хмелевидной грибом арбускулярной микоризы на экспрессию генов аквапоринов в корнях в условиях засухи на раннем и позднем этапах развития симбиоза.

Методы. В исследовании использована селектированная авторами сильноотзывчивая на микоризацию линия MlS-1 Medicago lupulina. Для микоризации использован эффективный штамм RCAM00320 Rhizophagus irregularis. Растения поливали ежедневно по 0,6 объема полной влагоемкости, но в течение недели до фиксации результатов создавались условия дефицита воды — 0,4 объема полной влагоемкости. Учет растений проведен на 24-е и 48-е сутки от посадки и инокуляции. Тотальная РНК из корней растений выделена с применением тризольного метода с модификациями. Для анализа уровней экспрессии было выбрано 33 гена аквапоринов. Изменения экспрессии генов оценены с помощью метода полимеразной цепной реакции в реальном времени.

Результаты. Было показано, что ключевыми генами, задействованными в механизме адаптации микоризованных растений к засухе, могут быть гены аквапоринов NIP и TIP, а именно: MlNIP1;2, MlNIP1;3, MlNIP1;5, MlNIP4;1, MlNIP4;2 (главным образом в фазу развития второго листа) и MlTIP1;1, MlTIP1;4, MlTIP2;1, MlTIP2;2, MlTIP2;3, MlTIP3;1, MlTIP4;1, MlTIP5;1 (главным образом в фазу цветения) в микробно-растительных системах «M. lupulina + R. irregularis». В исследовании для выбора целевых генов были использованы полученные ранее данные по транскриптому M. lupulina.

Заключение. Выявлены гены, задействованные в развитии эффективного симбиоза растений с грибами арбускулярной микоризы в условиях засухи. Новые сведения о механизмах формирования эффективного симбиоза имеют практическое значение для разработки высокопродуктивных микробно-растительных систем, что позволит перейти от интенсивных агротехнологий к биологическому земледелию с получением экологически безопасных продуктов.