Перевод: Ольга Можейко , ГлавАгроном
Междисциплинарная группа ученых в ходе очередного научного исследования установила, что некоторые вредители томатов и сои в момент атаки «заглушают» у растений выработку своих собственных защитных механизмов. Благодаря данному выводу специалисты планируют дальше акцентировать внимание на том, каким образом можно развить у сельскохозяйственных культур способность противостоять дополнительным стресс-факторам, к примеру, погодным условиям, возникающим в результате изменяющегося климата.
«Нами была обнаружена новая стратегия, при которой насекомое использует слюну, чтобы подавить высвобождение защитных средств растений в воздухе путем прямого манипулирования устьицами растений».
Гэри Фелтон - профессор и заведующий кафедрой энтомологии в Пенсильванском университете
Фото: www.psu.edu.
Исследователи обнаружили, что плодовый червь томата Helicoverpa zea препятствует активизации защитных свойств у листьев томатов во время атаки на них.
Эксперт отметил, что именно благодаря устьицам (микроскопическим порам на листьях) растения могут регулировать не только газообмен между культурой и окружающей средой, но и запускать защитные функции растений.
В частности, специалисты изучали влияние фермента (глюкозооксидазы (GOX)), который встречается в слюне гусениц Helicoverpa zea, на устьица растений и защитные выбросы у у них, называемые травоядными растительными летучими веществами (HIPV).
«Считается, что именно HIPV участвуют в защите растения от травоядных насекомых. За счет выброса данного фермента в окружающую среду идет привлечение естественных врагов этих самых насекомых. Деактивация устьиц приводит к изменению взаимодействия во всей растительной цепочке».
Гэри Фелтон - профессор и заведующий кафедрой энтомологии в Пенсильванском университете
В своих экспериментах исследователи использовали CRISPR/Cas9 — метод редактирования геномов, чтобы создать гусениц, которым не хватает фермента GOX. В отдельных стеклянных камерах, снабженных фильтрующими ловушками для сбора HIPV, они давали возможность гусеницам с «отключенным» ферментом, наряду с гусеницами, у которых данный фермент присутствовал, питаться растениями томатов, сои и хлопчатника в течение трех часов. Чтобы изучить реакцию устьиц на GOX, команда исследовала листья растений под микроскопом и измерила размер устьичных отверстий. Затем они извлекли летучие соединения из фильтрующих ловушек и использовали газовую хроматографию в сочетании с масс-спектрометрией для идентификации и количественной оценки HIPV.
«Исследование, в котором применяется CRISPR/Cas9 — опосредованное редактирование генов для изучения функции слюнного фермента насекомого, проводится впервые. Используя фармакологические, молекулярные и физиологические подходы, мы смогли показать, что этот фермент, выделяемый со слюной, играет ключевую роль в вызванном насекомыми закрытии устьиц и, вероятно, сокращении нескольких важных защитных выбросов».
По-Ан Лин - аспирант по энтомологии в штате Пенн и ведущий автор статьи
В ходе научного эксперимента команда, состоящая из экспертов в области молекулярной биологии, химической экологии, физиологии растений и энтомологии, обнаружила, что GOX, выделяемый гусеницей в листьях, вызывает закрытие устьиц у растений томатов в течение пяти минут, эффект от воздействия длиться у томатов и сои не менее 48 часов.
Ученые также обнаружили, что GOX приостанавливает выброс в окружающую среду фермента HIPV, за счет которого происходит передача «сигнала» от атакованного растения природным врагам насекомого-вредителя.
Эксперты не обнаружили влияния GOX на растения хлопчатника.
Исследователи отметили, что тот факт, что гусеницы подгрызающей совки выделяют такой специфический фермент, ингибирующий выбросы защитных летучих веществ у некоторых видов, говорит о важности воздушно-капельной защиты растений в связи с постоянно происходящей эволюцией травоядных насекомых.
Подготовлено по материалам www.psu.edu.
Узнавайте первыми самые актуальные новости сельского хозяйства России и мира на нашем сайте «ГлавАгроном».