Энтомопатогенные грибы рода Metarhizium, паразитирующие на насекомых-вредителях, насчитывают несколько десятков видов. Ученые обнаружили, что штаммы двух видов этих грибов предпочли мирное существование борьбе за ресурсы
Грибы Metarhizium являются симбионтами растений, образуя с их корнями микоризу, и патогенами насекомых – вредителей различных растений, в том числе культурных. Они встречаются в природных биоценозах всего мира: 1 г почвы может содержать до 1 млн спор этих грибов!
Оказываясь на покровных тканях насекомого, Metarhizium прорастает в его тело и поражает внутренние органы. На основе различных штаммов представителей этого рода разработаны и применяются многочисленные биопрепараты для борьбы с сельскохозяйственными вредителями. Но вот о взаимодействии разных видов этих грибов между собой известно мало.
Энтомологи из Мэрилендского университета в Колледж-Парке (США) изучали штаммы двух видов рода Metarhizium: М. robertsii (штамм Mr2575) и M. anisopliae (штамм Ma549). Эти штаммы имеют разные «охотничьи» стратегии: Mr2575 убивает жертву с помощью токсинов и заселяет труп, а Ma549 – поражает живое насекомое.
Известно, что в случае крупных насекомых быстро размножающийся Ma549 мешает «убийце» Mr2575 закрепиться на теле жертвы. При этом сам Ma549 редко вторгается на участки, ранее колонизированные Mr2575, а при заражении мелких насекомых оба штамма одинаково конкурентоспособны.
Чтобы понять, как грибы взаимодействуют в процессе колонизации насекомых, ученые заражали крупных гусениц бражника табачного (Manduca sexta) двумя исследуемыми штаммами одновременно. Ход грибной инфекции можно было воочию наблюдать благодаря методам визуализации с использованием флуоресцентных белков: Mr2575 выделялся красной окраской, Ma549-GFP – зеленой.
Споры грибов вводили непосредственно в гемолимфу (аналог крови у насекомых), чтобы нейтрализовать первоначальное конкурентное доминирование Ma549. Предполагалось, что этом случае оба штамма сначала будут равномерно представлены в организме гусеницы, а затем один из них начнет вытеснять другой.
Но в реальности все оказалось иначе: грибы аккуратно поделили территорию между собой – в буквальном смысле этого слова. Флюоресценция Mr2575 была локализована в передних сегментах гусеницы, а Ma549-GFP – в задних, и эти две «захваченные территории» имели четкую границу.
Исследователи полагают, что грибы рода Metarhizium в процессе эволюции адаптировались к тому, чтобы распределять между собой ограниченные ресурсы, «не толкаясь локтями». Но пока молекулярный механизм такой адаптации неизвестен. Нет данных о каких-либо различиях в химических градиентах (например, уровня кислорода или кислотности) между передней и задней частью гусениц или о каких-то других особенностях тканей жертв, которые благоприятствовали бы колонизации их определенным штаммом.
Исследователи надеются в будущем открыть механизмы, помогающие Metarhizium совместно использовать насекомых-хозяев: такие знания будут полезны при разработке эффективных биологических методов борьбы с вредителями.
Публикации по теме:
