В мире насекомых, питающихся растениями, тот, кто первым появляется на вечеринке, определяет общий успех собрания; однако вирусы могут нарушить эти сложные взаимоотношения, считают исследователи из Пенсильванского университета.
«Мы нашли дополнительные доказательства того, что вирусы манипулируют более развитыми организмами, чтобы улучшить их собственную приспособленность», - сказала Митци Поррас, недавняя выпускница докторской диссертации по энтомологии, работающая с Томасом Карло, адъюнкт-профессором биологии, и Эдом Райоттом, профессором энтомология.» Другими словами, их способность передавать свой геном следующему поколению вирусов."
Поррас и ее коллеги изучили порядок прибытия двух видов тлей на растения пшеницы.
«Виды, которые разделяют один и тот же ограничивающий ресурс - в данном случае растения пшеницы - обычно должны конкурировать друг с другом за этот ресурс», - сказала она. «Но мы обнаружили, что порядок прибытия на растение-хозяин влияет на результат экологических взаимодействий».
Поррас объяснил, что в отсутствие вирусов вид тли Rhopalosiphum padi обычно первым заражает растения пшеницы, а Rhopalosiphum maidis прибывает позже. Если происходит обратное - R. maidis прибывает первым - тогда успех R. padi затрудняется. Однако, когда R. padi заражает растение вирусом желтой карликовости ячменя (BYDV), меняются две вещи: увеличивается успешность поздней R. maidis и, если R. maidis появляется первой, то поздняя R. padi не имеет проблемы с колонизацией растения.
«Вирус увеличивает количество питательных веществ в растении, включая сахара, стеролы и аминокислоты, и может изменить анатомию листьев растения, облегчая тле доступ к питательному соку», - сказал Поррас.«В конечном итоге тля питается в течение более длительных периодов времени, что приводит к повышению репродуктивного успеха. Чем лучше тля себя чувствует, тем выше вероятность того, что она передаст вирус растению-хозяину и другим тлям».
Выводы недавно появились в Scientific Reports.
Поррас и ее коллеги разработали серию полевых и лабораторных экспериментов, в которых они манипулировали присутствием штаммов вируса в тлях, а также порядком прибытия видов тлей на растения пшеницы. Они зафиксировали время, которое потребовалось тлям, чтобы начать питаться, продолжительность кормления и репродуктивное здоровье тлей. Они также изучили, как кормление тлей влияет на качество питания растений-хозяев и штаммов растительных вирусов.
«Мы поместили электронные микродатчики на отдельные насекомые и растения, чтобы точно измерять периоды кормления», - сказал Поррас. «В частности, мы измерили два ключевых параметра поиска пищи тлей - время, необходимое тле для достижения флоэмы (питательного растительного сока), и продолжительность приема пищи."
Команда извлекла вирусы из растений и использовала тесты ELISA, которые выявляют специфические антитела, для определения типов вирусов в растениях. Кроме того, они использовали различные методы газовой хроматографии и масс-спектрометрии для анализа растений на содержание питательных веществ.
«Мы узнали, что вирусы играют важную роль в изменении характера взаимодействия между видами», - сказал Поррас. «Удивительно, что нечто столь маленькое, как вирус с таким простым геномом, может манипулировать более развитыми организмами ради собственной выгоды».