#FungalManipulation #PlantFungiInteraction #SymbioticFungi #PathogenFungi #ProteinStructures #AMFungi #EffectorProteins #PlantHealth #Agriculture #AlphaFold2 #PlantMicrobeInteractions #GatsbyCharitableFoundation #SLCU
Các nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm Sainsbury của Đại học Cambridge (SLCU) đã có một khám phá mang tính đột phá, tiết lộ rằng nấm cộng sinh và nấm gây bệnh, mặc dù có quan hệ họ hàng xa, nhưng sử dụng một nhóm protein tương tự để điều khiển và cư trú ở thực vật. Nghiên cứu này so sánh các protein được tiết ra từ các loại nấm này bằng công nghệ AI tiên tiến, làm sáng tỏ các cơ chế tương tác giữa thực vật và nấm. Những phát hiện này có ý nghĩa quan trọng đối với nông nghiệp và hệ sinh thái tự nhiên, vì hiểu biết về các công cụ phân tử này có thể tăng cường mối quan hệ giữa nấm và thực vật có lợi đồng thời gây ra nguy cơ tăng tính nhạy cảm với mầm bệnh.
Sebastian Schornack và nhóm nghiên cứu của ông tại SLCU đang nỗ lực xác định và mô tả các tác nhân tác động mycorrhiza (AM) arbuscular mới, là các protein do nấm cộng sinh tiết ra để tạo điều kiện thuận lợi cho chúng xâm chiếm rễ cây. Trong nỗ lực làm sáng tỏ các chiến lược được sử dụng bởi nấm gây bệnh và nấm cộng sinh, nhóm nghiên cứu đã sử dụng chương trình máy tính AlphaFold2 AI, một công cụ mạnh mẽ để dự đoán cấu trúc protein. Điều này cho phép họ so sánh các protein được tiết ra của nấm cộng sinh và nấm gây bệnh, cuối cùng dẫn đến việc phát hiện ra một nhóm protein có cấu trúc tương tự được mã hóa trong bộ gen của cả hai loại nấm.
Những phát hiện của nghiên cứu có ý nghĩa sâu rộng đối với sức khỏe thực vật và nông nghiệp. Nấm cộng sinh, chẳng hạn như nấm AM, đóng một vai trò quan trọng trong việc hấp thu chất dinh dưỡng, thúc đẩy tăng trưởng thực vật và bảo vệ chống lại mầm bệnh. Mặt khác, các loại nấm gây bệnh như Fusarium oxysporum là những mầm bệnh tàn phá đe dọa các loại cây trồng quan trọng như chuối và cọ dầu. Việc xác định các protein chung, được gọi là protein miền kép Fusarium oxysporum lycopersici (FOLD), cho thấy rằng các protein này góp phần vào khả năng của cả nấm cộng sinh và nấm gây bệnh để sinh sống thành công ở thực vật.
Tiến sĩ Schornack nhấn mạnh rằng mặc dù việc tăng cường mối quan hệ AM ở cây trồng có thể mang lại lợi ích cho sự phát triển của cây trồng nhưng nó cũng có thể làm tăng tính dễ bị tổn thương của chúng trước mầm bệnh. Phát hiện này đặt ra câu hỏi về sự hiện diện và chức năng của các protein này trong nấm cộng sinh và những tác động tiềm tàng đối với sự tương tác giữa thực vật và vi khuẩn.
Hiểu được sự đa dạng và giống nhau của các tác nhân được sử dụng bởi cả vật cộng sinh và mầm bệnh là rất quan trọng để làm sáng tỏ sự phức tạp của tương tác thực vật-vi khuẩn. Mặc dù các protein tác động trong mối quan hệ giữa mầm bệnh và thực vật đã được nghiên cứu tương đối kỹ lưỡng, nhưng kiến thức của chúng ta về tương tác cộng sinh giữa thực vật, chẳng hạn như những tương tác liên quan đến nấm AM, còn hạn chế. Khám phá các tác nhân khác nhau liên quan đến mối quan hệ cộng sinh thực vật là trọng tâm chính trong nghiên cứu đang diễn ra của Nhóm Schornack.
Nghiên cứu mang tính đột phá này được thực hiện nhờ sự tài trợ của Quỹ từ thiện Gatsby, Hiệp hội Hoàng gia và Hội đồng Nghiên cứu Châu Âu.