Слюна голодных гусениц «заставляет» растения активировать средства защиты

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.