Исследователи из Института химической экологии им. Макса Планка в Германии впервые показали, что свободноживущие насекомые, сосущие сок, могут управлять метаболизмом своих растений-хозяев, создавая стабильные, питательные места для кормления.
Открытие, опубликованное в eLife, показывает, что жуки достигают этого, копируя растительные гормоны и вводя их в листья. Они используют стратегию питания, аналогичную эндофитным видам насекомых, которые живут внутри растений. Эти результаты могут помочь в разработке эффективных стратегий борьбы с вредителями.
Свободноживущие насекомые способны перемещаться между растениями и питаться ими в дикой природе, в отличие от своих менее подвижных эндофитных собратьев, которые проводят большую часть своей жизни на ограниченном участке растения, часто внутри тканей. Когда на растения нападают жуки, которые зависят от них как от еды и убежища, они часто полагаются на защитные реакции, которые сдерживают атакующих. Однако некоторые насекомые манипулируют этими механизмами, чтобы противодействовать защите растений и даже создавать лучшую питательную среду вокруг мест кормления. До сих пор считалось, что эту стратегию используют только эндофитные насекомые.
«Широко распространено мнение, что эндофитные насекомые модифицируют физиологию своих хозяев с помощью гормона растений, называемого цитокинином (СК), - объясняет ведущий автор исследования Кристоф Брюттинг, научный сотрудник Института химической экологии им. Макса Планка.«Эти гормоны могут превратить орган растения, который обычно вырабатывает сахара, например, зрелый лист, в своего рода «приемник», где сахара хранятся или потребляются. ткани, которые они заражают. Однако ранее не было никаких доказательств того, что какое-либо насекомое может передавать ЦК растению».
Чтобы исследовать это глубже, Брюттинг и его команда изучили, как растение табака койот (Nicotiana attenuata) реагировало на заражение свободноживущим насекомым Tupiocoris notatus (T. notatus), одним из его самых распространенных врагов в природе.. Ученые разработали метод изотопной маркировки, который позволил им ясно увидеть, что мухи T. notatus вводят ЦК в пораженные листья, чтобы управлять метаболизмом растения.
Во время небольшого заражения, когда только 20 насекомых могли питаться листом одновременно, команда обнаружила, что общее питательное качество листа не изменилось, хотя повреждение от питания было серьезным. Когда растения подвергались более сильному заражению, уровень белка в пораженных листьях снижался, но содержание сахара и крахмала оставалось прежним.
«Это незначительное влияние на уровень питательных веществ может быть связано с тем, что питательные вещества из неповрежденных тканей поступают в поврежденные ткани», - говорит старший автор Ян Болдуин, директор Института химической экологии им. Макса Планка и глава его отдела молекулярной Экология. «Если это верно, то кормление T. notatus, вероятно, вызывает своего рода «поглотители» сахара, которые, как считалось, образуются только у эндофитных видов во время кормления».
Болдуин добавляет, что дальнейшие исследования T. notatus и передачи ЦК дадут новое представление о сложных взаимодействиях, происходящих во время взаимодействия растений и травоядных, что может помочь в разработке новых стратегий повышения устойчивости сельскохозяйственных культур к нападениям насекомых.