Кэтрин Боркович из Калифорнийского университета в Риверсайде, США, и ее коллеги начали с двух близкородственных сортов томатов: «Манимейкер» чувствителен к увяданию грибка Fusarium oxysporum, тогда как «Мотель» устойчив. В своем поиске того, что отличает их друг от друга, исследователи сосредоточились на микроРНК, небольших молекулах, которые действуют, регулируя экспрессию множества генов, включая гены, участвующие в иммунитете растений.
Они обрабатывали корни двух сортов водой или раствором, содержащим F. oxysporum, и искали микроРНК, которые увеличивались в ответ на грибок в Moneymaker (где они подавляли гены устойчивости) или уменьшались в Motelle (где они позволяли экспрессию гены устойчивости). Они идентифицировали две кандидатные микроРНК, уровень которых снизился в Motelle после лечения грибком.Поскольку микроРНК ингибируют свои мишени, связываясь с ними, компьютерный поиск может найти гены-мишени с комплементарными последовательностями.
Такой «in silico» поиск мишеней для двух микроРНК выявил четыре кандидата в геноме томата, и все четыре напоминали известные гены устойчивости растений. Когда исследователи сравнили уровни четырех потенциальных целей в двух сортах после воздействия грибка, они обнаружили, что все четыре были активированы в ответ на F. oxysporum — но только в Motelle; уровни в Moneymarker не изменились.Чтобы проверить, действительно ли повышающая регуляция целевых генов делает Motelle устойчивым, исследователи использовали систему подавления генов, индуцированную вирусом (VIGS), которая может подавлять определенные гены в томате.
После контакта с F. oxysporum у растений VIGS Motelle наблюдались симптомы заболевания, включая увядание листьев, которые подавляли любой из четырех генов. Хотя симптомы не были такими серьезными, как у растений Манимейкера, это говорит о том, что все четыре мишени вносят свой вклад в устойчивость.
«Взятые вместе, — заключают авторы, — наши результаты показывают, что манимейкер очень восприимчив, потому что его потенциальная устойчивость недостаточно выражена из-за действия микроРНК». Более того, «поскольку четыре идентифицированные мишени отличаются от единственного известного гена устойчивости к F. oxysporum в томате, — говорят они, — еще многое предстоит узнать об иммунном ответе на важное семейство патогенов, поражающих многочисленные культурные растения».