BACKGROUND: Garden pea (Pisum sativum L.) possesses the ability to form beneficial symbioses with various soil microorganisms. However, different pea cultivars, genotypes, and lines gain more or less benefit from these interactions, so the trait named efficiency of interaction with soil microorganisms (EIBSM) was suggested to describe this phenomenon. The molecular mechanisms underlying the manifestation of the EIBSM trait are not properly studied, and only few works focusing on plant responses to combined microbial preparations have been published to date. METHODS: Eight pea lines previously described as contrasting in manifestation of the EIBSM trait were grown in pots with soil under combined inoculation with nodule bacteria and arbuscular mycorrhizal fungi, and the transcriptome profiles of the whole root systems of the plants were investigated using 3'MACE RNA sequencing. RESULTS: The relatedness of the lines inferred from the analysis of transcripts SNVs (Single Nucleotide Variants) corresponded to the manifestation of the EIBSM trait: three high-EIBSM lines and three low-EIBSM lines formed two distinct clusters. Thus, the gene expression profiles were compared between these two clusters, which enabled identification of transcriptome signatures characteristic for each group. The lines previously described as high-EIBSM have lower symbiotic activity, and the expression levels of pathogen response genes were elevated compared to the lines with low EIBSM. CONCLUSION: This result suggests that the mechanism of high interaction efficiency may be connected to stricter host control of symbionts, allowing such plants to expend less on the symbioses.

No abstract

СПИСОК СОКРАЩЕНИйППМ -полезные почвенные микроорганизмы АМ -арбускулярная микориза БРС -бобово-ризобиальный симбиоз PGPB (от англ. «plant growth-promoting bacteria») -бактерии, стиму-лирующие рост растений) ПБМ -перибактероидная мембрана ПАМ -периарбускулярная мембрана CSP (от англ. «common symbiotic pathway») -общий симбиотический путь МКС -многокомпонентный симбиоз At, Cg, Lj, Mt, Os, Ps перед генетическими символами указывает вид растения: At -Arabidopsis thaliana, Cg -Casuarina glauca, Lj -Lotus japonicus, Mt -Medicago truncatula, Os -Oryza sativa, Ps -Pisum sativum. ВВЕДЕНИЕВ современной концепции земледелия бобовые культуры, сем. Бобовые (Leguminosae, или Fabaceae), являются ключевым компонентом технологий производства сельскохозяйственной продукции растениеводства (Graham, Vance, 2003; http://www.grainlegumes.com/aep/). Бобовые способны к об-разованию, по крайней мере, двух типов мутуалистических (взаимовыгодных) эндосимбиозов: арбускулярной микоризы (АМ) с грибами Glomeromycota (Schüßler et al., 2001) и бобово-ризобиального симбиоза (БРС) с клубень-ковыми бактериями различных филогенетически удаленных друг от друга таксонов (Bradyrhizobium, Mesorhizobium, Rhizobium и многими другими) (Sprent, 2001;Balachandar et al., 2007), объединяемых под названием ризо-бии. Оба симбиоза характеризуются формированием специализированных симбиотических структур, компартментов, высокой степенью генетической и метаболической интеграции партнеров, и в значительной степени контро-лируются растением (Provorov et al., 2010).Симбиотические взаимодействия с грибами АМ, к которым способно боль-шинство видов наземных растений (80-90 %), улучшают водный статус и мине-ральное питание растения необходимыми элементами, прежде всего фосфором и азотом, повышают устойчивость растений к фитопатогенам и абиотическим стрес-сам. Важными экологическими функциями грибов АМ являются объединение рас-тений различных видов в фитоценозах посредством единой гифальной сети и учас-тие в формировании структуры почвы (Smith, Read, 2008; Koltai, Kapulnik, 2010).Особенностью БРС является высокая специфичность, проявляющаяся в том, что определенные виды/штаммы (или группы) клубеньковых бакте-рий образуют совместимые пары лишь с определенными родами/видами/ Всероссийский научно-иссле-довательский институт сельско-хозяйственной микробиологии РАСХН, Санкт-Петербург бобовые растения обладают г енетической системой, обеспечивающей взаимодействие с различными полезными (для растений) почвенными микроорганизмами (ппМ). эта система сформировалась на основе генетических механизмов, возникших в ходе коэволюции растений с грибами арбускулярной микоризы (аМ) и обеспечивших преадаптацию к дальнейшей эволюции взаимодействия с ппМ. предложена концепция использования ппМ в адаптивном растениеводстве, предполагающая создание многокомпонентных растительно-микробных сообществ на основе сортов бобовых с высоким потенциалом взаимодействия с ппМ. ключевые слова `: Бобовые (Leguminosae, или Fabaceae); мутуалистический симбиоз; Glomeromycota; арбускулярная микориза; клубеньковые ...