Время приема пищи различными насекомыми влияет на защитные силы растения и его пищевые качества - сложность, выявленная в ходе новых исследований и имеющих значение для стратегий борьбы с вредителями.
Пронзающе-сосущая, переносящая вирус тля уже давно беспокоит фермеров, выращивающих горох, но было обнаружено, что более безобидный на вид долгоносик, который откусывает лишь крошечные кусочки от листьев, также играет значительную роль в здоровье растений. В зависимости от того, едят ли долгоносики до или после тли, они могут увеличить или уменьшить способность растения бороться с вирусом.
Хотя многие исследования были сосредоточены на воздействии одного вредителя, это исследование, опубликованное 4 августа онлайн в Molecular Ecology, является одним из немногих, в котором рассматривается взаимодействие нескольких антагонистов, в данном случае двух вредителей. и вирус.
«Растения в полевых условиях могут подвергаться воздействию многих различных типов элементов биотического стресса, которые мы называем антагонистами», - сказал Саумик Басу, научный сотрудник WSU и ведущий автор исследования. «Исходя из того, как эти антагонисты попадают к растениям, это может изменить реакцию растений и, в конечном итоге, привести к изменению их общей продуктивности».
С помощью ряда экспериментов в теплице Басу и его коллеги из Лаборатории Краудера в WSU и Корнелльском университете попытались понять, что происходит с полями гороха в районе Палауз в Восточном Вашингтоне. В полевых условиях растения сталкиваются с чередующимся заражением гороховой листвой долгоносиком Sitona lineatus и гороховой тлей Acrythosiphon pisum, а также патогеном, переносимым гороховой тлей, вирусом мозаики гороха, или PEMV..
Исследователи поставили эксперименты, в которых сначала долгоносики пировали на растениях, затем тля и другие, которые изменили порядок. Они также включали сценарии, в которых растения были заражены вирусом, а некоторые - нет, а также контрольную группу.
После удаления вредителей исследователи оставили растения расти в течение недели. Затем они подвергли образцы растений различным наборам анализов, чтобы оценить уровни гормонов защиты растений и связанные с ними защитные гены, а также пищевые качества..
Они обнаружили, что, когда долгоносик впервые съедает горох, он усиливает некоторые защитные реакции растений против патогенов, помогая им стать более устойчивыми к вирусной инфекции.
Если долгоносик обедает вторым после тли, он обычно снижает защитные реакции против патогенов, поэтому вирус распространяется легче.
В свою очередь, зараженные вирусом растения проявляли более сильную реакцию против травоядных, выделяя соединения, которые мешают травоядным вредителям.
Проблему еще более усложняет то, что исследование показало, что, когда долгоносики помогали индуцировать антипатогенную реакцию, они снижали питание растения за счет сокращения доступных аминокислот.
Эти сложные взаимодействия имеют важное значение для борьбы с вредителями, сказал Басу.
«Если мы заранее знаем, когда происходят эти взаимодействия, эта информация дает фермерам наилучшее средство защиты своих полей от нападения», - сказал он. «Такого рода информация действительно важна для разработки устойчивых стратегий борьбы с вредителями и патогенами».
Это исследование является частью серии исследований взаимодействия между многими организмами, с которыми сталкиваются растения. В более раннем исследовании в области функциональной экологии рассматривался антагонизм между растительным вирусом и азотфиксирующими бактериями, называемыми ризобиями, которые живут в почве. Предстоящее исследование рассматривает взаимодействие между долгоносиками и ризобиями.
Эти сложные отношения имеют решающее значение для понимания реакции растений, сказал Басу.
«В естественной среде растение подвергается воздействию различных типов организмов, не одного или двух, а многих», - сказал он.«Порядок и сложность - сколько их, какие существуют типы и их взаимодействие - влияют на то, как растение реагирует на всех этих нападающих».