Многие виды ипомеи обладают психоактивными свойствами благодаря содержанию производных лизергиновой кислоты. Эти вещества химически близки к ЛСД, который Альберт Хофман синтезировал из алкалоидов спорыньи — гриба, поражающего злаки. Семена ипомеи использовали коренные народы Мезоамерики в ритуалах для изменения сознания.
Психоактивные соединения, эргоалкалоиды, производят только грибы. Хофман предположил, что в ипомее их синтезирует скрытый гриб-симбионт, родственный спорынье. Десятилетия поисков, несмотря на косвенные доказательства (алкалоиды, ДНК грибов семейства Clavicipitaceae в тканях), не давали результата, гриб оставался неуловим. Это мешало понять его взаимодействие с растением и потенциально использовать возможности гриба.
Эргоалкалоиды применяют в терапии мигреней, маточных кровотечений, деменции и болезни Паркинсона. Однако их природные формы часто вызывают побочные эффекты, ограничивая медицинское использование. Поэтому поиск новых источников этих соединений и изучение их грибного синтеза важны для фармакологии.
Команда микробиологов из Университета Западной Вирджинии сообщила об изоляции и описании ранее неизвестного вида гриба, обитающего в тканях ипомеи трехцветной Ipomoea tricolor. Именно он отвечает за производство психоактивных эргоалкалоидов в растении. Результаты опубликованы в журнале Mycologia.
Исследователи внимательно изучали семенные оболочки ипомеи. Они заметили едва различимый пушок, который оказался грибными гифами. Ученые смогли выделить гриб в чистую культуру на питательной среде с солодовым экстрактом. Гриб рос очень медленно, образуя белые колонии без спор, но с хламидоспороподобными структурами.
Для точной идентификации гриба биологи секвенировали его полный геном. Филогенетический анализ по нескольким генам (актин, тубулин, АТФаза-6, РНК-полимераза II) подтвердил: это новый вид рода Periglandula. Его назвали Periglandula clandestina (что переводится как «тайный») из-за того, как долго его не удавалось обнаружить.
Количественная полимеразная цепная реакция помогла установить распределение гриба в растении. Наибольшее его количество обнаружили в гипокотилях (подсемядольном колене), в меньшей степени он присутствовал в стеблях, семядолях и листьях. Примечательно, что в корнях ДНК гриба не нашли.
Однако анализ распределения эргоалкалоидов с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии показал, что эти соединения присутствовали во всех тканях растения, включая корни, где гриб отсутствовал. Это указало на то, что алкалоиды, синтезированные грибом в надземных частях, транспортировались по всему растению.
Основными распознанными эргоалкалоидами были амид лизергиновой кислоты альфа-гидроксиэтиламид (LAH), эргин и эргоновин, причем первый из них составлял от 58 до 77% от общего количества. Эксперименты с применением фунгицида тебуконазола показали значительное снижение уровня алкалоидов в растениях, что дополнительно подтвердило их грибное происхождение.
Открытие «тайного» грибa разрешило давнюю ботаническую загадку. Теперь ученые планируют подробнее изучить метаболических пути гриба, а также механизмы его симбиоза с ипомеей.