Оказывается, вирусы, вызывающие заболевания риса, умеют защитить своих переносчиков – цикадок и листоблошек – от привлечения к ним паразитоидных ос. Но ученые нашли стратегию противодействия.
Исследование, проведенное командой профессора Чжана Сяомина из Института зоологии Китайской академии наук (Chinese Academy of Sciences, CAS) в сотрудничестве с группой профессора Иэна Т. Болдуина из Центра передовых исследований в области молекулярных наук о растениях CAS, выявило новую экологическую стратегию.
В отличие от пассивного «путешествия» внутри насекомых-переносчиков, вирусы риса активно манипулируют защитными механизмами растений, чтобы защитить своих переносчиков-насекомых. Это открытие меняет понимание взаимодействия растений, вирусов, насекомых и паразитоидов и предоставляет новые возможности для устойчивого управления вредителями и патогенами. Результаты исследования опубликованы в журнале Science Advances.
В нормальных условиях растения риса реагируют на нападения мелких цикадок и других травоядных насекомых, выделяя метилсалицилат (MeSA), летучее органическое соединение, которое служит химическим сигналом бедствия.
MeSA не только отпугивает травоядных насекомых, но и привлекает естественных врагов, таких как паразитические осы. Эти осы откладывают яйца внутри яиц вредителей, эффективно подавляя популяции вредителей и формируя важную линию косвенной защиты растений.
Однако вирусы, передаваемые насекомыми, такие как вирус полосатости риса, который передается бурыми цикадками, способны нарушить эту защитную систему. С помощью своего белка NS2 эти вирусы подавляют биосинтез MeSA и эффективно заглушают сигнал тревоги растения.
В результате паразитические осы перестают привлекаться, а насекомые-переносчики вирусов получают эффективную защиту. Это создает самоподдерживающийся цикл: вирусы защищают своих переносчиков, а переносчики, в свою очередь, способствуют передаче вируса.
Чтобы разорвать этот порочный круг, исследователи в течение двух лет подряд проводили масштабные полевые эксперименты в городском уезде Джуронг, провинция Цзянсу. Разместив в рисовых полях диспенсеры с пролонгированным высвобождением MeSA, ученые восстановили нарушенную передачу сигналов растениями.
Результаты показывают, что численность паразитических ос значительно увеличилась, популяции вредителей сократились, а уровень паразитизма яиц вырос с примерно 40% на полях, зараженных вирусом, до более чем 60% — что соответствует уровням, наблюдаемым на полях, свободных от вируса. При этом передача вируса была эффективно подавлена.
Поскольку MeSA является природным метаболитом, вырабатываемым рисовыми растениями, эта стратегия экологически безопасна, не загрязняет окружающую среду химическими веществами и вряд ли вызовет резистентность. Вместо полного уничтожения вредителей, она восстанавливает нарушенные экологические взаимодействия и активизирует присущие природе механизмы борьбы с вредителями.
Источник: Chinese Academy of Sciences.
На заглавном графике: предложенная модель, иллюстрирующая, как вирусы, поражающие рис, ослабляют косвенную защиту от насекомых-переносчиков. Источник: лаборатория Чжана Сяомина.
Интересна тема? Подпишитесь на наши новости в ДЗЕН | Канал в Telegram | Группа Вконтакте | Дзен.новости.