Каждое растение в течение жизни вступает в отношения с другими организмами: животными, бактериями, грибами; таким образом оно занимает свое уникальное место в экосистеме. При возделывании культур в искусственных условиях эти взаимодействия все время должны контролироваться, чтобы растения оставались здоровыми. Например, сегодня ученые активно разрабатывают способы идентификации грибов, проникающих в растения. Причем эти технологии необходимы не только для диагностики болезней, но и для выявления полезных организмов.

Исследователи из Кембриджского университета использовали пигменты беталаины для визуального отслеживания микоризных грибов, колонизирующих корни растений. Беталаины имеют очень яркую и насыщенную окраску (именно эти пигменты придают свёкле красный цвет) и могут использоваться в качестве маркеров для отслеживания биологических процессов.

Для своего опыта ученые выбрали табак и бобовые растения и модифицировали их гены таким образом, чтобы они производили пигмент, когда в их корни проникают грибы арбускулярной микоризы.

Арбускулярная микориза относится к эндомикоризе, то есть симбиотическая связь формируется за счет проникновения гиф гриба в межклеточное пространство либо внутрь клеток растения. Чтобы этот процесс можно было отслеживать, ученые объединили гены, отвечающие за реакцию на прорастание микоризы с генами синтеза беталаина.

Далее растения выращивались в прозрачной емкости, где была видна корневая система. Так рост микоризы можно было фиксировать с помощью специальных сканеров, не повреждая растения. Эта технология — хорошая альтернатива уже существующим способам анализа роста микоризы, которые предполагают выкопку растения, а также дорогостоящее лабораторное исследование. Кроме того, использование беталаина безопасно, поскольку это натуральный пигмент, производимый непосредственно в тканях растений.

Микориза играет большую роль не только в естественных экосистемах, но и в культуре. Симбиоз растений с грибами снижает потребность в искусственных удобрениях, что ведет к уменьшению загрязнения окружающей среды. Поэтому технологии, позволяющие отслеживать и контролировать рост микоризы, актуальны во всем мире.