Растения могут вызывать «синдром дырявого кишечника» - проницаемость слизистой оболочки кишечника - у насекомых в рамках комплексной стратегии защиты от поедания, считают исследователи из Университета штата Пенсильвания. Улучшив наше понимание защиты растений, полученные данные могут способствовать разработке новых методов борьбы с вредителями.
«Мы обнаружили, что сочетание физической и химической защиты в растениях кукурузы может разрушить защитные барьеры кишечника осенней совки, создавая возможности для проникновения кишечных микробов в полости их тела», - сказал Чарльз Мейсон, доктор наук в области энтомологии.«Это может вызвать септицемию, которая может убить насекомое, или просто вызвать иммунный ответ, который может ослабить насекомое».
Исследователи вырастили осеннюю совку в лаборатории и инокулировали ее одним из трех типов встречающихся в природе кишечных бактерий. Они кормили насекомых одним из трех видов кукурузы: тот, который, как известно, экспрессирует ферменты, вызывающие перфорацию в слизистой оболочке кишечника насекомых; тот, который характеризуется многочисленными удлиненными трихомами или тонкими волосками, которые встречаются на поверхности растения и помогают защищаться от травоядных; и тот, у которого всего несколько коротких трихом. Команда использовала сканирующую электронную микроскопию, чтобы оценить воздействие различных бактерий и типов кукурузы на целостность слизистой оболочки кишечника осенней совки.
Ученые обнаружили, что присутствие всех трех типов кишечных бактерий снижает способность личинок осенней совки повреждать растения кукурузы, особенно когда другие средства защиты, такие как удлиненные трихомы и ферменты, оба из которых могут перфорировать слизистую оболочку кишечника, - были представлены. Однако виды кишечных бактерий различались по степени, в которой они ослабляли насекомых. Результаты будут опубликованы в выпуске Proceedings of the National Academy of Sciences от 22 июля.
«Наши результаты раскрывают механизм, с помощью которого некоторые растения используют кишечную микробиоту насекомых против них самих в сотрудничестве со своей собственной защитой», - сказал Мейсон.
Гэри Фелтон, профессор и заведующий кафедрой энтомологии, отметил, что результаты должны иметь большое значение для понимания экологической функции защитных сил растений.
«В контексте нашего исследования разрозненные средства защиты растений, такие как трихомы листьев и растительные ферменты, нуждаются в определенных кишечных микробах для оптимальной защиты от травоядных», - сказал он. «Наши результаты предсказывают, что изменение эффективности защиты растений в природе может быть в значительной степени связано с изменчивостью, наблюдаемой в микробных сообществах кишечника насекомых».
Команда заявила, что результаты могут помочь в разработке устойчивых к насекомым культур.
«Может быть выгодно «складывать» средства защиты растений, нацеленные на кишечник насекомого, чтобы создать «протекающий кишечник», который подвергает насекомое микробным атакам на их иммунную систему», - сказал Мейсон..
Министерство сельского хозяйства США и Национальный научный фонд поддержали это исследование.