На бедных землях некоторые растения вступают в альянс с болезнетворными грибками, чтобы те помогли им впитать из почвы недоступные минеральные вещества.

Большинство растений всасывают питательные вещества из почвы с помощью микоризы – так называют особый тип симбиоза между высшими растениями и грибами. Грибной мицелий (то есть собственно грибница) окутывает корни чехлом, а то и вовсе проникает в сами растительные клетки: благодаря такому сожительству гриб получает нужную органику, вроде углеводов, аминокислот и т. д., а сам поставляет «напарнику» минеральные вещества, в частности, фосфаты, которые растение в одиночку всасывает плохо.

Корни Arabidopsis thaliana (фиолетовым), оплетённые нитями гриба Colletotrichum tofieldiae (зелёным). (Фото MPI f. Plant Breeding Research.)

Даже если настоящая микориза не образуется – как, например, у Arabidopsis thaliana (или резуховидки Таля), родственника капусты – всё равно сожительство с каким-нибудь грибом имеет место. В случае A. thaliana симбионтом оказывается почвенный грибок Colletotrichum tofieldiae, который живёт в клетках и межклеточных промежутках корней растения.

Как и обычные микоризные грибы, C. tofieldiae превращает нерастворимые фосфаты растворимые и таким образом «скармливает их растению. Парадокс здесь в том, что группа грибов, к которым относится C. tofieldiae, обычно выступают как патогены – так, например, один из рода Colletotrichum ежегодно наносит колоссальный ущерб хозяйствам, выращивающим кукурузу. Однако A. thaliana, по-видимому, никаких неудобств от присутствия потенциального патогена не испытывает.

Исследователи из Института растениеводства Общества Максa Планка, попытавшись разобраться в этом феномене, обнаружили, что симбиоз с грибом образуют только те растенияA. thaliana, которые растут в определённых местах – например, на плато Месета, занимающем большую часть Пиренейского полуострова. В здешней почве мало фосфатов, которые были бы доступны для растений, так что польза от сожительства очевидна. Но как получается, что защитные системы растения пропускают мимо себя патогенный грибок?

Эксперименты показали, что растительный иммунитет точно чувствует, когда организму не хватает соединений фосфора – и, когда с фосфором случается дефицит, разрешает C. tofieldiae пожить в корнях. Однако в то же время активируется синтез особых молекул, которые можно в изобилии найти, например, в горчичном масле и которые придают хрену, горчице, рапсу и прочим капустным характерный остро-горький вкус. Эти молекулы помогают держать опасного симбионта, так сказать, в рамках приличия – без них растения A. thaliana, пустившие к себе грибок C. tofieldiae, начинают болеть.

Года назад мы писали о том, как защитные системы растений помогают наладить сотрудничество с правильной микрофлорой, в то же время не подпуская к корням тех, кто может быть опасен. Собственно, похожую задачу решает и наш иммунитет, которому в пищеварительной системе приходится различать полезных бактерий от вредных. Однако случай с A. thaliana и патогенным грибом, с которым при определённых условиях можно договориться о сожительстве, пока что единственный.

Возможно, что не только арабидопсис, но и вообще все капустные могут таким образом дружить со своими врагами – все они, кроме пастушьей сумки, способны синтезировать защитные молекулы (для пастушьей сумки, как можно догадаться, грибок C. tofieldiae оказывается вреден в любых условиях.) Возможно, что и у других растений, в том числе и культурных, есть похожие механизмы, позволяющие вступить во временный альянс с патогеном, и, если знать, как их активировать, можно привлечь вредную микрофлору к полезным сельскохозяйственным работам – например, чтобы она повышала урожайность.