Řekni přítel a vejdi

Již více než 130 let známe neobvyklé, ale velmi výhodné partnerství mezi luštěninami a bakteriemi vázajícími dusík (rod Rhizobium). Tato symbióza umožňuje rostlinám využít atmosférický dusík, který je pro ně jinak nedostupný. Symbióza ukazuje na fenomén neuvěřitelné schopnosti rostlin rozlišit mezi přáteli a nepřáteli, přičemž umožňují přátelům, aby vstoupili a společně vytvořili oboustranně spolupracující alianci. Tuto symbiózu umožňuje tvorba specializovaných kořenových orgánů zvaných hlízky (anglicky „nodules“). Ukázalo se, že tyto hlízky obsahují oproti jiným částem rostliny velmi malé množství druhů bakterií.

Rhizobium vypouštějí tzv. nodulující faktory: lipo-chitooligosacharidy, které spouštějí krásnou reakci rostliny, a sice otočení kořenových vlásků okolo bakterií, což ve finále umožní bakterii vstoupit do kortikálních buněk a vznik hlízek. Tento proces je velmi komplexní a stále o něm nevíme zdaleka vše. V nové studii se ukázalo, že bakterie jsou schopny produkovat a vysílat malé fragmenty RNA vzniklé z transferové RNA (tRNA), což usnadňuje kolonizaci a tvorbu hlízek. Tyto tRNA fragmenty jsou nejčastěji 21 nukleotidů dlouhé. Díky vyslaným malým RNA je bakterie schopna „zotročit“ hostitelskou mašinerii interference RNA (RNAi) a následně regulovat expresi cílových genů.

Vědci identifikovali geny negativně regulující tvorbu hlízek, jež jsou cílem vypouštěných malých tRNA fragmentů a u nichž je utlumena exprese. Navíc se jedná o evolučně konzervovaný proces, který není unikátní pouze pro detailně studovanou interakci mezi sójou a Bradyrhizobium japonicum. Autoři provedli bioinformatický screening a zjistili, že nalezené geny jsou v rámci 699 různých typů sóji velice konzervované, což bylo potvrzeno i u fazole, tolice a štírovníku.

Tyto objevy poskytují nový mechanismus, který by se mohl v budoucnosti využít k zvýšení nodulace u luštěnin, a tedy i jejich efektivnímu získávání dusíku, čímž by se mohlo významně omezit hnojení.

Ren B. et al.: Science, DOI: 10.1126/science.aav8907;

Baldrich P., Meyers B. C.: Science, DOI: 10.1126/science.aay7101