Ученые из Университета штата Вашингтон и Китайского университета Цзилианг обнаружили, что качество растения-хозяина риса определяет, будут ли у бурой цикадки, основного вредителя риса в Азии, расти короткие или длинные крылья.
Размер крыла определяет, может ли насекомое летать на большие расстояния к другим растениям или оставаться рядом и питаться близлежащими растениями риса, говорит Лаура Лавин, профессор кафедры энтомологии WSU.
«Все дело в количестве глюкозы или сахара в растении», - сказал Лавин. «Растения риса с более высоким уровнем глюкозы стареют и умирают. Повышение уровня глюкозы приводит к тому, что молодые коричневые цикадки превращаются в длиннокрылых взрослых особей. Растение действительно указывает насекомому, как расти».
Выводы, опубликованные в Proceedings of the National Academy of Sciences, дают ученым потенциальный инструмент для разработки способов борьбы с вредителями.
Еще сахар, пора двигаться дальше
В течение жизни растения риса меняется соотношение сахаров и аминокислот. На ранней стадии роста растения риса являются отличным источником пищи для насекомых. Эти молодые растения риса имеют относительно низкий уровень глюкозы, и коричневым цикадкам не нужно искать новый дом. Они развиваются с короткими крыльями и, у самок, с большими яичниками. Молодое растение здорово и обеспечивает насекомым достаточно питания для выживания и размножения.
Но по мере старения растений уровень глюкозы повышается. Это вызывает изменение в молодых коричневых цикадках. Они развиваются с длинными крыльями и маленькими завязями, готовясь мигрировать от старого, менее питательного растения риса в поисках лучшей пищи.
«Это единовременное решение», - сказал Лавин, ставший заведующим кафедрой энтомологии 1 июля. «Если решение остаться и размножаться или мигрировать и улететь неверно, у коричневой цикадки проблемы. Короткие крылья, когда длинные крылья необходимы, чтобы улететь, и они умирают. Выращивают длинные крылья, когда они могут справиться с короткими крыльями, и они покидают источник здоровой пищи и вынуждены без нужды искать другой дом."
После того, как насекомые достигают зрелости, они не могут изменить структуру своего тела, сказала она.
Будущие последствия
Теперь, когда это открытие сделано, есть надежда, что другие ученые смогут манипулировать насекомым, чтобы оно сделало длинные крылья и улетело. Коричневая цикадка, Nilaparvata lugens Stål, является одним из самых разрушительных вредителей риса в мире и угрожает устойчивости производства риса и глобальной продовольственной безопасности.
«Результаты этого исследования, как мы надеемся, позволят ученым найти новый способ выяснить, как обмануть коричневую цикадку, чтобы она превратилась в неправильную форму, чтобы они умерли до того, как станут вредителями», - сказал Лавин..
Просто глюкоза
Самым удивительным для исследователей было то, что только один фактор, глюкоза, был единственным определяющим фактором.
«Было трудно выделить сигналы окружающей среды, влияющие на морфологию и поведение насекомых», - сказал Лавин. «Но это не для коричневой цикадки. Уровень глюкозы в растении является сигналом того, останутся они или уйдут».
Один из рецензентов их статьи предложил поэкспериментировать с коричневыми цикадками в лаборатории, чтобы увидеть, вызвало ли изменение развивающегося жука добавление глюкозы.
«Мы вводили глюкозу непосредственно в коричневых цикад, и это сработало. У них выросли длинные крылья, как если бы они питались старыми растениями», - сказал Лавин. «Мы были так удивлены, что все оказалось так просто».