Грибные эндофиты ограничивают повреждение патогенами тропического дерева
Fungal endophytes limit pathogen damage in a tropical tree
A. Elizabeth Arnold, Luis C. Mejía, Damond A. Kyllo, Enith I. Rojas, Zuleyka Maynard, Nancy Robbins, Edward Allen Herre
Аннотация (перевод)
Каждый изученный на сегодняшний день вид растений содержит эндофитные грибы в своих бессимптомных надземных тканях, так что эндофиты представляют собой вездесущий, но скрытый компонент наземных растительных сообществ. Грибные эндофиты, ассоциированные с листьями древесных покрытосеменных, особенно разнообразны; тем не менее, фундаментальные аспекты их взаимодействия с хозяевами остаются неизвестными. В отличие от относительно бедных видами эндофитов, которые передаются вертикально и выступают в роли защитных мутуалистов некоторых злаков умеренного пояса, считается, что разнообразные эндофиты древесных покрытосеменных, передающиеся горизонтально, вносят незначительный вклад в защиту хозяина. В данной работе мы документируем высокое разнообразие, пространственную структуру и избирательность к хозяину среди листовых эндофитов, ассоциированных с тропическим деревом (Theobroma cacao, Malvaceae) на территории низменной Панамы. Затем мы показываем, что инокуляция свободных от эндофитов листьев эндофитами, часто выделяемыми из естественно зараженных бессимптомных растений-хозяев, значительно снижает как некроз, так и гибель листьев при заражении сеянцев T. cacao основным патогеном (Phytophthora sp.). В отличие от сообщений о том, что инокуляция грибами индуцирует системную защиту, мы обнаружили, что защита была преимущественно локализована в тканях, инфицированных эндофитами. Кроме того, опосредованная эндофитами защита была более выражена в зрелых листьях, обладающих меньшей собственной защитой от грибных патогенов по сравнению с молодыми листьями. Исследования in vitro показывают, что избирательность к хозяину опосредована химическим составом листьев, а защита может быть обусловлена прямым взаимодействием эндофитов с листовыми патогенами. В совокупности эти данные демонстрируют способность разнообразных, передающихся горизонтально эндофитов древесных покрытосеменных играть важную, но ранее недооцененную роль в защите хозяина.
Оригинальная аннотация
Every plant species examined to date harbors endophytic fungi within its asymptomatic aerial tissues, such that endophytes represent a ubiquitous, yet cryptic, component of terrestrial plant communities. Fungal endophytes associated with leaves of woody angiosperms are especially diverse; yet, fundamental aspects of their interactions with hosts are unknown. In contrast to the relatively species-poor endophytes that are vertically transmitted and act as defensive mutualists of some temperate grasses, the diverse, horizontally transmitted endophytes of woody angiosperms are thought to contribute little to host defense. Here, we document high diversity, spatial structure, and host affinity among foliar endophytes associated with a tropical tree (Theobroma cacao, Malvaceae) across lowland Panama. We then show that inoculation of endophyte-free leaves with endophytes isolated frequently from naturally infected, asymptomatic hosts significantly decreases both leaf necrosis and leaf mortality when T. cacao seedlings are challenged with a major pathogen (Phytophthora sp.). In contrast to reports of fungal inoculation inducing systemic defense, we found that protection was primarily localized to endophyte-infected tissues. Further, endophyte-mediated protection was greater in mature leaves, which bear less intrinsic defense against fungal pathogens than do young leaves. In vitro studies suggest that host affinity is mediated by leaf chemistry, and that protection may be mediated by direct interactions of endophytes with foliar pathogens. Together, these data demonstrate the capacity of diverse, horizontally transmitted endophytes of woody angiosperms to play an important but previously unappreciated role in host defense.
Идентификаторы
Canonical: https://research.holos.house/w/a3b1c1d3-548b-4dbc-bacc-53527a87cd6d
DOI: 10.1073/pnas.2533483100
OpenAlex: W2110001740