Группа ученых из Университета Толедо обнаружила новые, вызывающие раздражение подробности тесной связи между насекомыми и растениями, открыв дверь к новым возможностям в защите источника вина и изюма во всем мире от основных сельскохозяйственных вредителей.
Биологи обнаружили виноградную филлоксеру - насекомое, которое почти уничтожило производство вина в конце 19-го века во Франции - захватывает репродуктивные программы виноградной лозы, чтобы создать листовой галл, который он использует в качестве псевдоквартиры для паразит, высасывающий из растения питательные вещества. Исследование опубликовано в последнем выпуске журнала Nature Scientific Reports.
Галл - это орган, немного меньший, чем шарик на растении, который может выглядеть как бородавка, цветок или плод и предоставляет насекомым защищенное место для кормления и размножения.
«Когда на листе образуются галлы, активируются гены цветка. Они не должны активироваться, но насекомое манипулятивно вводит свои собственные сигналы в путь, чтобы получить результат, похожий на цветок», - сказал доктор. Хайди Аппель, декан колледжа имени Джесупа Скотта в Университете Толедо и профессор кафедры наук об окружающей среде.
Насекомое откладывает яйцо и запускает процесс использования репродуктивного генетического механизма растения, направляя растение на создание этих структур.
Аппель и доктор Джек Шульц, старший исполнительный директор по развитию исследований в Университете Толедо, сказали, что Чарльз Дарвин догадался об этой идее в 1867 году, когда он заметил, что желчь имеет определенное сходство с внутренней частью персик в разрезе.
«Мы изучили гипотезу Дарвина и обнаружили, что насекомое заставляет растение использовать те же гены для образования галла, которые растение использует для образования цветка или плода», - сказал Шульц. «Растение производит центральную часть цветка, известную как плодолистик, в месте, которое само по себе растение никогда бы не произвело».
«В каждом случае, когда мы генетически держали зеркало, чтобы увидеть различия в растении на каждой стадии раздражения, насекомое вводило в растение какой-то сигнал», - сказал Аппель. «Сигнал завладел развитием растения и приказал растению образовать галл на листе, а не на нормальной растительной ткани».
Галлы повреждают виноградные лозы, истощая ресурсы и мешая фотосинтезу, что приводит к снижению урожайности.
Идентифицируя гены в виноградных лозах, которые должны быть активированы, чтобы насекомое могло производить желчь, ученые затем могут найти способ предотвратить нападение насекомого на растение.
«В то время как североамериканские виноградные лозы развили способность противостоять филлоксере, один из вариантов - скрестить растения, чтобы они были генетически устойчивыми», - сказал Шульц. «Еще один вариант - создать пестицид на биологической основе для распыления на виноградные лозы, чтобы управлять гормонами в растениях, чтобы они активировались в разное время».