Эндофитный гриб лекарственного растения частухи восточной (Alisma orientale) стимулирует рост растения и накопление биологически активных соединений

Введение: Частуха восточная (Alisma orientale (Sam.) Juzep.) — цветковое водное растение, произрастающее на болотах. В традиционной китайской медицине корневище этого растения высоко ценится благодаря своим лечебным свойствам. Эндофитные микроорганизмы влияют на рост растений и биосинтез вторичных метаболитов, однако об их воздействии на частуху восточную известно мало.

Методы: Для изучения разнообразия эндофитных грибов в корневищах, цветках, корнях и листьях частухи восточной использовали высокопроизводительное секвенирование и культивирование. В ходе исследований in vitro отбирали штаммы, способные стимулировать рост растений, оценивая растворение фосфатов, продукцию сидерофоров, устойчивость к окислительному стрессу и синтез индолил-3-уксусной кислоты. Для изучения молекулярных механизмов использовали транскриптомный анализ и полногеномное секвенирование.

Результаты: Во всех частях растения преобладали типы Ascomycota и Basidiomycota; при этом состав грибкового сообщества на уровне родов существенно различался, что отражали показатели альфа- и бета-разнообразия. Из четырёх частей растения методом культивирования выделили 19 эндофитных грибковых штаммов. В результате исследований in vitro отобрали четыре изолята для совместного культивирования со стерильными растениями частухи восточной, чтобы оценить рост растений и продукцию терпеноидов. Один из перспективных штаммов, RT1, был идентифицирован как Pseudothielavia terricola. По сравнению с контролем этот изолят увеличивал длину корней и высоту растений на 100–121%. Через 21 день обработки штаммом RT1 содержание тритерпеноидов ализола B-23, ализола C-23 и ализола B было в 4,5–5,5 раза выше, чем в контроле. Транскриптомный анализ выявил повышение экспрессии генов ключевых ферментов, участвующих в росте растения и накоплении биологически активных соединений, включая 3-гидрокси-3-метилглутарил-КоА-редуктазу (HMGCR), мевалонатдифосфатдекарбоксилазу (MVD), фарнезилдифосфатсинтазу (FPPS), 1-дезокси-D-ксилулозо-5-фосфатредуктоизомеразу (DXR), 1-дезокси-D-ксилулозо-5-фосфатсинтазу (DXS), фарнезилдифосфатфарнезилтрансферазу (FDFT1) и скваленмонооксигеназу (SQLE). Полногеномное секвенирование Pseudothielavia terricola выявило несколько кластеров генов, участвующих в синтезе триптофана.

Выводы: Исследование показало, что эндофитный гриб усиливает рост частухи восточной и накопление биологически активных соединений, повышая ценность и практическую полезность этой культуры.