Галловые нематоды – это червеобразные паразиты рода Meloidogyne, встречающиеся во многих частях света. Они поражают корни растений, вызывая их увядание и, в конечном итоге, гибель. По оценкам, ежегодно из-за заражения галловой нематодой теряется урожай на сумму около 173 миллиардов долларов США. Хотя химические нематициды эффективны, они также уничтожают другие полезные для растений микроорганизмы, тем самым снижая плодородие почвы. Для предотвращения потерь урожая и снижения плодородия почвы из-за галловой нематоды необходимы новые, менее токсичные методы борьбы.
Клеточный слизевик (Dictyostelium discoideum) — почвенный микроорганизм, известный своей способностью координировать активность отдельных клеток с помощью химических сигналов. Предыдущие исследования показали, что секреты D. discoideum могут отпугивать галловую нематоду и защищать корни растений. Понимание того, какие из выделяемых ими химических веществ наиболее эффективно отпугивают микроскопических почвенных паразитов, может привести к разработке новых методов борьбы с ними.
Группа исследователей под руководством профессора Тамао Сайто с факультета естественных наук и технологий Университета Софии (Япония) обнаружила 14 соединений, выделяемых слизевиками, которые отпугивают галловую нематоду и могут стать источником новых нетоксичных пестицидов, подавляющих вредителя. Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Agricultural and Food Chemistry .
Профессор Сайто говорит, что целью их исследования было «повышение устойчивости сельскохозяйственного производства путем решения проблемы, создаваемой галловой нематодой, посредством применения методологий, демонстрирующих сниженное воздействие на окружающую среду».
Предыдущие исследования выявили проблемы при использовании клеточных экстрактов слизевиков. Поэтому в текущем исследовании использовалась так называемая профессором Сайто кондиционированная среда, в которой клетки слизевика собирали из питательной среды, суспендировали в буферной воде в течение 3 дней, затем высушивали и повторно растворяли для использования по мере необходимости.
Концентрат слизевика обладал очень сильным репеллентным действием против галловых нематод. В концентрации 30 мг/мл он предотвращал вылупление 99% яиц и убивал практически всех личинок. Даже при концентрации 3 мг/мл 81% яиц не вылупились, а 71% личинок погибли. Кроме того, эксперименты в горшках с рассадой томатов показали, что ежедневная обработка концентратом защищала корни от тяжёлого заражения нематодами до 2 месяцев, а также улучшала рост надземной части растений.
Воодушевлённые этими результатами, учёные проанализировали химический состав концентрата слизевика. Было обнаружено 14 различных органических соединений, отпугивающих ювенильных нематод. Из этих 14 соединений четыре представляют собой основные аминокислоты L-типа, пять – карбоновые кислоты, три – антиоксиданты, а также норадреналин и пиридоксин. Хотя некоторые соединения были менее эффективны в почве при индивидуальном тестировании, исследователи обнаружили, что их сочетание даёт сильный синергетический эффект. Эта смесь оказалась гораздо эффективнее, чем отдельные соединения, что демонстрирует реальный потенциал для использования в защите растений.
Команда обнаружила, что 14 соединений обладают синергетическим действием. 0,01 мг смеси этих 14 соединений было столь же эффективно для отпугивания нематод, как 5 мг общего концентрата, что свидетельствует о высокой эффективности смеси. Кроме того, поскольку это соединения природного происхождения, при масштабном использовании они будут оказывать очень слабое воздействие на плодородие почвы.
«Репеллентные соединения, полученные из клеточных слизевиков, могут способствовать устойчивому производству продуктов питания и улучшению здоровья почвы в рамках комплексного подхода к борьбе с вредителями», — говорит профессор Сайто.
Выявив репеллентные соединения в концентрате, профессор Сайто планирует направить будущие исследования на понимание механизмов отталкивания нематод: «Поскольку синергетический репеллентный эффект наблюдался при смешивании нескольких репеллентных соединений, эти соединения могут усиливать репеллентное поведение, используя различные сигнальные пути. Важно проверить на генетическом уровне, как репеллентные вещества вызывают репеллентные реакции в галловой нематоде, и это следующий шаг нашего исследования».
Источник: Sophia University. Графика: профессор Тамао Сайто из Университета Софии, Япония.
Интересна тема? Подпишитесь на наши новости в ДЗЕН | Канал в Telegram | Группа Вконтакте | Дзен.новости.