Порядок атаки вредителей меняет защиту растений

Исследование показало, что время "трапезы" разных насекомых влияет на защитные реакции и питательную ценность растений, что усложняет стратегии борьбы с вредителями.

Для фермеров, выращивающих горох, давнюю угрозу представляет тля (Acrythosiphon pisum) — сосущее насекомое, переносящее вирус. Однако менее опасный на вид долгоносик (Sitona lineatus), лишь выгрызающий мелкие участки листьев, также играет значительную роль. В зависимости от того, питается ли долгоносик до или после тли, он может усилить или ослабить способность растения противостоять вирусу.

Исследование, опубликованное 4 августа онлайн в Molecular Ecology, фокусируется на взаимодействии нескольких антагонистов — двух вредителей и вируса, в то время как большинство работ изучают влияние одного вредителя.

"Растения в поле могут подвергаться воздействию множества различных биотических стрессоров, которые мы называем антагонистами", — говорит Саумик Басу, ведущий автор исследования. "То, как эти антагонисты атакуют растение, может изменить его ответные реакции и в конечном итоге повлиять на продуктивность".

В серии тепличных экспериментов учёные смоделировали условия, с которыми сталкиваются посевы гороха в регионе Пэлоуз на востоке штата Вашингтон. В поле растения подвергаются чередующимся инвазиям долгоносика, тли и переносимого тлёй патогена — вируса мозаичной энации гороха (Pea enation mosaic virus, PEMV).

Исследователи создали сценарии, где сначала на растениях питались долгоносики, а затем тля, и наоборот. Также были варианты с заражением вирусом и без него, а также контрольная группа.

Через неделю после удаления вредителей образцы растений проанализировали для оценки уровня защитных гормонов, экспрессии связанных защитных генов и питательных качеств.

Результаты показали:

• Если долгоносик питается первым, он усиливает некоторые антипатогенные защитные реакции растения, повышая его устойчивость к вирусной инфекции.
• Если долгоносик питается вторым (после тли), он обычно ослабляет антипатогенную защиту, облегчая распространение вируса.
• В свою очередь, растения, заражённые вирусом, демонстрировали более сильные антигербиворные реакции, вырабатывая соединения, мешающие питанию вредителей.
• Усиление антипатогенных реакций под действием долгоносика также снижало питательную ценность растения, уменьшая количество доступных аминокислот.

"Если мы заранее знаем, как происходят эти взаимодействия, эта информация даёт фермерам наилучший возможный способ защиты полей", — отмечает Басу. — "Подобные данные крайне важны для разработки устойчивых стратегий управления вредителями и патогенами".

Это исследование — часть серии работ по изучению взаимодействий множества организмов, с которыми сталкивается растение. Предыдущая работа в Functional Ecology рассматривала антагонизм между вирусом и азотфиксирующими почвенными бактериями ризобиями. Грядущее исследование изучит взаимодействие долгоносиков и ризобий.

"В естественной среде растение подвергается воздействию разных типов организмов, не одного или двух, а многих", — подчёркивает Басу. — "Порядок и сложность — сколько их, каких типов и как они взаимодействуют — влияют на то, как растение отвечает на всех этих агрессоров".