Коровий горох (Vigna unguiculata) – пища не только для людей, но и для гусениц, которые любят полакомиться этим растением. Увы, они же становятся причиной исчезновения этой самой распространенной в Африке кормовой культуры. Но не все представители вида Vigna unguiculata беззащитны, некоторые смогли выработать уникальную оборону против прожорливых гусениц.
Исследователи обнаружили на поверхности клеток коровьего гороха иммунный рецептор, который может распознавать слюну голодных гусениц и запускать целый каскад естественных защит, включая высвобождение химических веществ, останавливающих рост личинок, и вызов подкрепления. Например, если на коровий горох нацеливается гусеница огневка акациевая, то растение выделяет в окружающую среду запах, который привлекает обитающих рядом паразитов конкретно этого вида гусениц.
Сегодня еще мало известно о естественных способах самозащиты растений, но то, что уже известно, может оказаться полезным для обеспечения продовольствием растущего населения планеты.
«Несмотря на химическое регулирование, потери урожая из-за сельскохозяйственных вредителей или болезней варьируются от 20 до 30%, – говорит биолог Адам Штайнбреннер из Вашингтонского университета. – Наше исследование стало первым, обнаружившим у растений механизм иммунного распознавания, который поднимает тревогу в случае угрозы».Новая работа базируется на результатах предыдущих исследований, авторы которых выяснили, что в слюне гусениц вида Spodoptera exigua – самой большой угрозы для выращивания коровьего гороха – присутствует пептид инсептин. Этот пептид значительно повышает «обороноспособность» растений и помогает ему защититься от насекомых. Составив генетическую карту инсептин-индуцированной реакции, авторы нового исследования выяснили, как коровий горох узнает о присутствии гусениц: все дело в рецепторах инсептина INRs, расположенных на поверхности клеток растения.
Чтобы понять, как работают эти рецепторы, ученые внедрили гены INRs в табак, после чего поместили голодных гусениц рядом с растением. Оказалось, что рецепторы срабатывали как в ответ на прямое поражение листьев, так и на присутствие фрагментов белка из слюны гусениц. Что самое интересное – эти фрагменты в действительности являются частицами собственных белков коровьего гороха, но уже пережеванных гусеницей. У табака присутствие таких белков активировало высвобождение определенного гормона, что, в свою очередь, помогало повысить выработку этилена и активных форм кислорода, которые являются частью ряда биохимических изменений, подавляющих темпы роста насекомых.
Когда гусениц помещали на табак с «встроенными» рецепторами INRs, насекомые съедали гораздо меньше таких растений. Сделанное открытие поможет в разработке средств защиты кормовых культур от сельскохозяйственных вредителей, которые при этом будут безопасны для человека и окружающей среды.
Фото: ajcespedes/iStock/Getty ImagesЭто новость от журнала ММ «Машины и механизмы». Не знаете такого? Приглашаем прямо сейчас познакомиться с этим удивительным журналом.