Учёные рассказали о паразитическом растении, которое заставляет хозяина прорастать в свою плоть

---

Читайте также:
Ситуация на опасном замусоренном участке на Зелёной, 26 в Великом Новгороде не меняется месяцами (01.10.2024).

---

Исследования, опубликованные в Nature Plants, показали, что род Balanophora потерял треть своих генов по мере эволюции и превратился в интересное паразитическое растения.

Это экстремальное сокращение генома, даже среди паразитов. В ходе этого процесса указанное субтропическое растение развило способность заставлять растение-хозяина расти внутри паразитических тканей, образуя химерные органы, в которых смешаны ткани хозяина и паразита.

Если вы наткнетесь на растения семейства Balanophoraceae в уголке леса, то легко можете принять их за грибы, растущие вокруг корней деревьев. Их структуры, похожие на грибы, на самом деле представляют собой соцветия, состоящие из крошечных цветков.

Но в отличие от некоторых других паразитических растений, которые проникают с помощью гаустория в ткани хозяев, Balanophora заставляет васкулярную систему своего хозяина расти в его плоть, образуя уникальный подземный орган со смешанными тканями хозяина и паразита. Этот орган является инструментом, с помощью которого Balanophora крадет питательные вещества у растения - хозяина.

Но то, как эти субтропические паразитические растения эволюционировали в свою нынешнюю форму, вызвало интерес доктора Сяоли Чена, ученого BGI Research и главного автора нового исследования, опубликованного на этой неделе в Nature Plants.

Доктор Чен и его коллеги, включая ботаника из Университета Британской Колумбии, доктора Шона Грэма, сравнили геномы Balanophora и Sapria, другого паразитического растения из семейства Rafflesiaceae, вегетативное тело которого отличается.

Исследование показало, что Sapria и Balanophora потеряли соответственно 38 процентов и 28 процентов своих геномов, став голопаразитами - рекордным сокращением среди цветковых растений.

"Степень схожих, но независимых потерь генов, наблюдаемых у Balanophora и Sapria, поражает", - сказал доктор Чен. "Это указывает на очень сильную схожесть в генетической эволюции голопаразитических линий, несмотря на их внешне разные истории жизни и внешний вид, и несмотря на то, что они произошли от разных групп фотосинтезирующих растений".

Исследователи обнаружили почти полную потерю генов, связанных с фотосинтезом, как в Balanophora, так и в Sapria, что можно было ожидать с учетом потери способности к фотосинтезу.

Однако исследование также показало потерю генов, связанных с другими ключевыми биологическими процессами - развитием корней, поглощением азота и регуляцией развития цветения. Паразиты избавились или сжали большую часть генов, обычно присущих зеленым растениям - больших наборов дублированных генов, которые, как правило, выполняют связанные биологические функции. Это подтверждает идею о том, что паразиты сохраняют только те гены или копии генов, которые необходимы.

Самое удивительное, что гены, связанные с синтезом важного растительного гормона - абсцизовой кислоты (ABA), который отвечает за стрессовые реакции и сигнализацию растений, были потеряны параллельно в Balanophora и Sapria. Несмотря на это, исследователи все равно зафиксировали накопление гормона ABA в цветущих стеблях Balanophora и обнаружили, что гены, участвующие в ответе на сигнализацию ABA, все еще сохраняются у паразитов.

"Большинство утерянных генов в Balanophora, вероятно, связаны с функциями, неотъемлемыми для зеленых растений, которые стали функционально ненужными для паразитов", - сказал доктор Грэм.

"Тем не менее, вероятно, есть случаи, когда потеря генов на самом деле была полезной, а не просто потерей функции. Полная утрата пути биосинтеза абсцизовой кислоты (ABA) может быть хорошим примером. Это, возможно, помогает им поддерживать физиологическую синхронизацию с хозяйственными растениями. Это должно быть протестировано в будущем."

Доктор Хуан Лю, исследователь в BGI Research, подчеркнул важность этого исследования в контексте проекта 10KP - проекта по секвенированию геномов 10 000 видов растений.

"Изучение паразитических растений углубляет наше понимание серьёзных изменений в геноме и сложных взаимодействий между паразитическими растениями и их хозяевами. Геномные данные предоставляют ценные результаты в отношении эволюции и генетических механизмов зависимости паразитических растений от их хозяев и способов их манипулирования для выживания."