«Когда возникает необходимость в защите, растение сигнализирует об окружающей среде выбросом летучих органических соединений, которые распознаются как очередь кормления для паразитических ос, которые приходят к растению, которое поедают, и откладывают яйца в насекомых-вредителях», — сказал он. Доктор. Майкл Коломиец, патолог растений Texas A&M AgriLife Research в Колледж-Стейшн.
По словам Коломиеца, исследование было опубликовано в The Plant Journal.
Чтобы лучше понять эти сигналы, U.S. Министерство сельского хозяйства выделит Коломиецу 490 000 долларов в 2015 году на изучение того, как сигналы могут также повлиять на устойчивость к засухе.
Он отметил, что молекулярные сигналы у растений менее понятны, чем у животных и людей.
«Люди принимают определенные лекарства, такие как аспирин, для подавления активности этих сигналов, потому что избыточное производство этих молекул может привести к головным болям, боли и всевозможным расстройствам», — сказал Коломиец. «Это та же группа метаболитов, которую вырабатывают растения, но мы так мало о них знаем.”
Тем не менее, растение действительно «общается» при нападении — будь то лезвие газонокосилки или челюсти хищного насекомого — производя защитные белки и вторичные метаболиты, чтобы либо оттолкнуть вредителя, либо сделать себя менее аппетитным, — сказал он. Что происходит дальше — это то, что ученые пытались выяснить.
По словам Коломиеца, наиболее охарактеризованная молекула сигналов, полученных из жирных кислот, называется жасмоновой кислотой, потому что она была впервые выделена как летучее вещество, вырабатываемое жасмином.
Известно, что жасмоновая кислота, одна из 600 молекул оксилипина, обнаруженных в растениях, выполняет разнообразные функции. Другая летучая группа, полученная из жирных кислот, известна как летучие вещества зеленого листа.
Чтобы проверить, как он функционирует в растении во время нападения насекомых, Коломиец и его команда использовали мутантное растение кукурузы, которое не могло производить летучие зеленые листья, запах скошенной травы при срезании или рвании.
И тогда они заметили, что осы-паразиты не обращали внимания на растения без летучих зеленых листьев.
«На самом деле у этой молекулы есть две роли», — сказал он. «Во-первых, он активирует гормон жасмонат, который включает активацию защиты растений от насекомых.
Затем эта молекула, так как она летучая, привлекает паразитических ос. Они подходят к растению, которое разжевывают насекомые-травоядные, и откладывают яйца в теле гусеницы.
«Мы доказали, что когда вы удаляете эти летучие вещества, осы-паразиты перестают привлекать это растение, даже когда насекомое грызет лист. Итак, этот летучий нужен для привлечения паразитоидов. Мы предоставили генетические доказательства того, что зеленые листовые летучие вещества выполняют эту двойную функцию — в растении они активируют выработку инсектицидных соединений, но также обладают косвенной защитной способностью, поскольку посылают сигнал типа SOS, который приводит к привлечению паразитических ос.”
Коломиец проверил явления как в лаборатории, так и в полевых условиях.
«Нам не пришлось делать никаких искусственных инвазий, потому что у нас было много насекомых», — сказал он. «Мы обнаружили, что даже в полевых условиях, когда имеется достаточное давление насекомых, растения более восприимчивы к поражению насекомыми, когда им не хватает летучих веществ в зеленых листьях.”
Коломиец надеется продолжить исследования, проверив влияние присутствия жасмоната и летучих веществ зеленых листьев на другие травянистые культуры, такие как сорго.
«Это лишь верхушка айсберга.
Мы обнаружили, что этот ген необходим для многих, многих различных физиологических процессов, таких как устойчивость к засухе », — сказал он.«Мы заметили, что мутантные растения чувствительны к засухе, а также к питанию насекомыми. Мы пытаемся определить точную функцию летучих веществ зеленых листьев в засухоустойчивости и как они работают.”
Такие результаты могут помочь селекционерам узнать, как вывести новые сорта, более устойчивые к насекомым и засухе, отметил он.