Для гусеницы зеленый лист может стать хорошей едой. Но для самого растения это атака. А очень голодные гусеницы могут причинить много вреда, проедая свой путь в жизни.
Растения могут дать отпор, высвобождая ряд химических средств защиты, чтобы отпугнуть своенравных собирателей - от выпуска химических веществ, которые привлекают гусениц-хищников, до выделения соединений, которые делают вкус растения настолько отвратительным, что отчаявшиеся гусеницы прибегают к каннибализму. Но ученые мало знают о том, как растения обнаруживают эти атаки и выстраивают защиту.
В статье, опубликованной 23 ноября в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, группа ученых из Вашингтонского и Калифорнийского университетов в Сан-Диего сообщает, что вигна - разновидность бобовых растений - на поверхности их клеток есть рецепторы, которые могут обнаруживать соединение в слюне гусеницы и инициировать защиту от травоядных.
«Несмотря на химические средства борьбы, потери урожая от вредителей и болезней во всем мире обычно колеблются от 20 до 30%. Тем не менее, многие сорта обладают естественной устойчивостью или иммунитетом к конкретным вредителям», - сказал ведущий автор Адам Стейнбреннер, доцент Университета Вашингтона. биология. «Наши результаты впервые выявили механизм иммунного распознавания, который бьет тревогу против жующих насекомых».
Рецептор представляет собой белок, известный под аббревиатурой INR. Команда показала, что в ответ как на повреждение листьев, так и на присутствие фрагмента белка, специфичного для слюны гусеницы, белок INR вигны повышает выработку этилена, гормона, который растения часто вырабатывают в ответ на поедание травоядными животными и другими видами окружающей среды. стресс. Фрагмент белка в слюне гусеницы, вызвавший эту реакцию, Vu-IN, на самом деле является фрагментом белка вигны, который расщепляется гусеницей, когда она обедает листьями вигны.
У исследователей меньше методов изучения вигны по сравнению с другими растениями. Поэтому, чтобы узнать больше клеточных подробностей о функции INR, они внедрили ген INR в растения табака. Эти табачные растения при воздействии Vu-IN увеличивали выработку этилена, а также активных форм кислорода, еще одной защиты от травоядных, состоящей из химически активных форм кислорода. Кроме того, эксперименты группы показали, что гусеница, питающаяся табаком - свекловичная совка - ест меньше растений табака, содержащих INR, чем растения без INR..
Исследования показывают, что такие растения, как вигна, бьют тревогу только после того, как их клетки обнаруживают специфические молекулы, связанные с травоядными. Ву-ИН - это триггер защиты вигны. Другие растения, вероятно, имеют другие молекулярные триггеры для своих собственных защитных систем, считают исследователи.
Понимание того, как растения активируют свою иммунную систему, может помочь ученым разработать более эффективные стратегии защиты сельскохозяйственных культур от голодных насекомых.