Сладкий картофель (Ipomoea batatas) становится все более и более популярным: будь то в супе или в виде картофеля фри, он все больше конкурирует с «обычным» картофелем, который, как ни удивительно, имеет лишь отдаленное родство. Хотя с экономической точки зрения он не так важен, как картофель во всем мире, сладкий картофель имеет более высокую питательную ценность и богаче витаминами. В частности, в Азии эта культура является важным источником питательных веществ. Как и в случае с картофелем, существуют различные сорта сладкого картофеля, каждый из которых имеет свои особенности. Даже сорта, выращенные в полевых условиях в сходных условиях, могут разительно отличаться в отношении поражения насекомыми. В предыдущих исследованиях сорт, известный как Tainong 57, демонстрировал более высокую устойчивость к полевым травоядным по сравнению с сортом, известным как Tainong 66. При нападении листья растений издают отчетливый букет запахов. Исследователи из Института химической экологии им. Макса Планка в Йене, Германия, и из Национального университета Тайваня хотели выяснить, связана ли высокая устойчивость к насекомым одного сорта с этим запахом. Особенно они хотели узнать, есть ли у сладкого картофеля механизмы активации защитных реакций с помощью изменчивых сигналов, как это описано у других видов растений.
Сначала ученые исследовали, что происходит с растением после того, как на него напали травоядные. Растения устойчивого сорта синтезируют в поврежденных листьях фитогормон, важный для активации защитных механизмов. Эти растения также испускают букет запахов. В результате в листьях Tainong 57 образуется вещество (спорамин), не подвергающееся прямому поражению. Спорамин ингибирует пищеварительные ферменты у нападающих насекомых и вызывает полную потерю аппетита у травоядных. В то же время спорамин является доминирующим запасным белком в клубнях и причиной того, что сладкий картофель необходимо готовить перед употреблением. В букете запахов только одно вещество, DMNT, отвечает за эту защитную реакцию: «DMNT представляет собой терпеновое соединение и пахнет почти как травяной бальзам. Можно представить его как аромат, используемый в сауне», - говорит Аня Меенц., первый автор исследования и докторант MPI по химической экологии, описывающий запах. DMNT запускает образование защитного белка не только в пораженном растении, но и в соседних растениях, еще не подвергшихся нападению травоядных. Эти растения способны быстро и эффективно воспринимать запах, чтобы подготовиться к встрече с надвигающейся угрозой.
К нашему удивлению, для индукции специфической защитной реакции у растения батата сорта Tainong 57 достаточно всего одного единственного летучего вещества. Более того, одно и то же вещество одновременно используется растением для коммуникации с соседними растениями в для передачи важной информации», - отмечает Аксель Митхофер, руководитель исследовательской группы по физиологии защиты растений. Интересно, что только растения устойчивого сорта Tainong 57 выделяли DMNT в высоких концентрациях и были способны воспринимать запах. Растения сорта Tainong 66, напротив, выделяли значительно меньше DMNT; даже когда уровень DMNT был повышен, растения этого сорта сладкого картофеля, восприимчивого к травоядным, не смогли улучшить эффективность своей защитной реакции.
"Наши результаты имеют большое сельскохозяйственное значение, поскольку последовательное выращивание устойчивых сортов, таких как Tainong 57, может помочь значительно уменьшить ущерб, причиняемый травоядными животными естественным образом", - объясняет Меенц, указывая на практический потенциал исследования. Разработка сортов, выделяющих большее количество ДМНТ и способных воспринимать ДМНТ более эффективно по сравнению с исследуемыми сортами, может еще больше свести к минимуму использование пестицидов.
В дальнейших исследованиях группа исследователей хотела бы более подробно изучить, как Tainong 57 воспринимает DMNT и переводит сигнал в защитную реакцию.