Klumprotparasit på kål genetiskt klarlagd

Det är en forskargrupp vid SLU i Uppsala som, i samarbete med kollegor i Tyskland och Sydkorea, har genomfört kartläggningen av patogenen Plasmodiophora brassicae.

Tidigare trodde man att orsaken till klumprotsjuka var en enklare svamp, men de nya undersökningarna placerar skadegöraren i undergruppen plasmodiophorider bland protister (Rhizaria). Den är nära besläktad med potatisens pulverskorv, Spongospora subterranea, och Polymyxa, som är ökänd som virusvektor på en rad viktiga grödor.

P. brassicae lever ett dolt liv i marken och inuti rötter på värdväxter. Den kräver dessutom en levande värdväxt för att tillväxa.

Manipulerar hormonbalansen
– Att producera rent material utan kontamination från andra organismer och i tillräckliga mängder för sekvensering från ensporskultur har därför varit en stor utmaning i arbetet, berättar professor Christina Dixelius vid institutionen för växtbiologi, SLU.

Genomet visade sig vara kompakt och litet och det omfattar cirka 9 700 gener. Gener för en rad metaboliska processer saknas eller är starkt reducerade, vilket tyder på att den för över och använder nödvändiga komponenter från sin värdväxt, till exempel flera essentiella aminosyror och delar av fettsyrametabolismen.

– Andra upptäckter är att parasitens genom kan manipulera hormonbalansen i värdväxten genom att förändra förhållanden mellan jasmonsyra, salicylsyra, cytokininer och auxiner, vilket tillsammans bidrar till gallbildningen på rötterna. Det är dessa galler (klumpar) som stör näringsupptaget i växten och sänker skörden.

Extremt tåliga vilsporer
En viktig upptäckt är klumprotspatogenens unika uppsättning av byggstenar i cellväggarna, inklusive kitin. Kitinlika cellväggsstrukturer är väldigt hårda och beständiga, vilket har varit en fördel under evolutionen för denna patogen.

– Detta förklarar också varför den har utvecklat så extremt tåliga vilsporer, ett av de stora problemen idag med denna jordburna växtpatogen.

Den nya kunskapen kan förhoppningsvis bringa kunskap om olika patotyper eller raser som rapporterats från olika länder. Inom det området utvecklas nya diagnostiska verktyg för både rådgivning och resistensförädling.

– Fortfarande återstår det dock att räta ut många frågetecken i organismens biologi och där utgör kunskapen om genomet en viktig grundpelare.

Läs mer
Artikeln i Nature: The Plasmodiophora brassicae genome reveals insights in its life cycle and ancestry of chitin synthases 
Temaforskning till nytta för samhället – forskningsprogrammen vid fakultetet för naturresurser och jordbruksvetenskap
BioSoM-programmet (Biological Soil Mapping) vid NJ-fakulteten, SLU 

Kontaktinformation
Professor Christina Dixelius, SLU, 018-67 32 34, Christina.Dixelius@slu.se