بسیاری از قارچ ها به گیاهان آسیب می رسانند یا حتی گیاهان را می کشند. اما قارچ‌های دوستدار گیاه نیز وجود دارند: بیشتر گیاهان زمینی در اجتماع نزدیک با قارچ‌های میکوریزا آربوسکولار (قارچ‌های AM) زندگی می‌کنند که رشد آنها را تحریک می‌کنند. محققان گروه "Pytopathology مولکولی" موسسه فناوری کارلسروهه (KIT) توسعه این همزیستی را مطالعه می کنند. دانشمندان اکنون ژنی را شناسایی کرده‌اند که به طور خاص توسط قارچ‌های AM فعال می‌شود و بر رشد ریشه گیاه تأثیر می‌گذارد: فاکتور رونویسی GRAS MIG1 رشد بیشتر و بزرگتر سلول‌های قشر ریشه را تحریک می‌کند. این توسط محققان در Current Biology گزارش شده است.
بیشتر گیاهان زمینی در همزیستی با قارچ AM زندگی می کنند.هر دو طرف سود می‌برند: قارچ‌های AM به گیاهان کمک می‌کنند تا مواد مغذی مانند نیتروژن، فسفات و آب را از زمین استخراج کنند، از آنها در برابر آفات محافظت کنند و با تأثیر بر رشد ریشه، رشد گیاه را تحریک کنند. در عوض، گیاهان به قارچ های AM کربوهیدرات های تولید شده توسط فتوسنتز را تامین می کنند. همزیستی رشد و سلامت گیاهان را حتی در شرایط نامطلوب خاک و تنش فاقد مواد مغذی افزایش می دهد. کشت کنترل‌شده گیاهان در همزیستی با قارچ‌های میکوریزا آربوسکولار ممکن است به کاهش مقدار کود و آفت‌کش‌های مورد نیاز کمک کند و در نتیجه به کشاورزی پایدار کمک کند.
اما این گیاه چگونه با قارچ ها دوست می شود؟ این سوال توسط دانشمندان گروه "Pytopathology مولکولی" به سرپرستی پروفسور Natalia Requena از موسسه گیاه شناسی KIT مورد مطالعه قرار گرفته است. تحقیقات بنیادی آنها بر فرآیندهای مولکولی مرتبط با همزیستی متمرکز است. برای تحریک رشد گیاه توسط رشد ریشه، دانشمندان یک ژن گیاهی را شناسایی کرده اند که به طور خاص توسط قارچ AM فعال می شود - فاکتور رونویسی GRAS MIG1.اندازه سلول های قشر ریشه را تعیین می کند. دانشمندان KIT با استفاده از Medicago truncatula، یک گونه شبدر حلزون، نقش MIG1 را مطالعه کردند. آنها یافته های خود را در مجله Current Biology گزارش می دهند.
پروفسور ناتالیا رکونا توضیح می‌دهد: «توسعه همزیستی با قارچ‌های میکوریزا آربوسکولار مستلزم سازگاری گیاهان به روشی فوق‌العاده و کنترل‌شده است». این گیاه برنامه های ژنتیکی خود را برای چنین همزیستی حتی قبل از اولین تماس فیزیکی با قارچ به محض دریافت یک ماده سیگنال دهنده منتشر شده از قارچ فعال می کند. سپس توسعه همزیستی عمدتاً توسط گیاه کنترل می شود. ته نشین شدن قارچ های AM بر روی ریشه گیاهان به بافت اپیدرمی و قشر محدود می شود. هیف ها (نخ های سلولی) قارچ به اعماق قشر مغز نفوذ می کنند و ساختارهای گسترده ای را تشکیل می دهند که اصطلاحاً آربوسکول نامیده می شود. این گیاه یک غشای پری آربوسکولار (PAM) سنتز شده را تشکیل می‌دهد تا آربوسکول‌ها را در بر بگیرد.
پروتئین های مخصوص گیاهی از خانواده پروتئین GRAS وظایف اصلی را در تنظیم کلونیزاسیون ریشه و تشکیل آربوسکول بر عهده می گیرند.آنها به‌عنوان فاکتورهای رونویسی عمل می‌کنند که فعالیت ژن‌های دیگر را کنترل می‌کنند، یعنی فعال یا خاموش می‌کنند. برای مثال، پروتئین RAM1 انشعاب آربوسکول ها را امکان پذیر می کند، RAD1 آنها را حفظ می کند، و NSP1، NSP2 و DIP1 فرآیند کلون سازی کلی را کنترل می کنند. محققانی که در گروه پروفسور ناتالیا رکونا کار می کنند فاکتور رونویسی MIG1 (GRAS 1 ناشی از میکوریزا) را شناسایی کردند. بیشتر در سلول های حاوی آربوسکول بیان می شود. MIG1 به طور قابل توجهی رشد قشر ریشه را با تحریک رشد بیشتر و بزرگتر سلول های قشر ریشه اصلاح می کند. قطر کلی ریشه ها به طور قابل توجهی افزایش می یابد. بالعکس، تنظیم پایین MIG1 منجر به آربوسکول های ناقص می شود.
