Гриб в листьях усиливает химическую защиту черного тополя и влияет на взаимодействия насекомых

Новое исследование, опубликованное в Ecology Letters, показало, как эндофитный гриб рода Cladosporium влияет на защиту черного тополя (Populus nigra) от насекомых-вредителей. Гриб, живущий внутри листьев, не только увеличивает выработку защитных веществ самим деревом, но и сам производит алкалоид, защищающий тополь от повреждений.

Полевые исследования также показали, что присутствие гриба влияет на состав сообществ насекомых на молодых тополях. Например, тли, живущие на деревьях, могут выделять защитное вещество гриба с падью, из-за чего их реже посещают муравьи.

Влияние эндофита на защиту дерева

Эндофиты — микроорганизмы, живущие внутри растений. Роль гриба Cladosporium во взаимодействиях тополя и насекомых была мало изучена. Исследователи из Института химической экологии Макса Планка и Кильского университета (Германия) изучили это влияние.

Колонизация грибом усилила как естественную химическую защиту тополей, так и защиту, индуцированную повреждением насекомых. В лабораторных экспериментах гусеницы непарного шелкопряда (Lymantria dispar) предпочитали и лучше развивались на незараженных листьях.

Химические изменения

С помощью метаболомики ученые показали, что заражение грибом меняет метаболом тополя. Конкретные защитные вещества, такие как салициноиды (салицин, ниграцин) и фенольные кислоты (кофейная кислота), вырабатывались в большем количестве в присутствии гриба. Салициноиды особенно эффективны против насекомых-полифагов.

Анализ также выявил, что сам гриб производит эффективное защитное соединение — алкалоид стахидрин. Тесты показали, что стахидрин отпугивает как полифагов (например, кистехвоста Orgyia antiqua), так и специализированных на тополе вредителей (например, тополевого листоеда Chrysomela tremulae).

Наблюдения в полевых условиях

В поле ученые обнаружили, что эндофитный гриб, по-видимому, изменяет мутуалистические взаимодействия между тлями и муравьями на молодых тополях. Растения, зараженные эндофитом, чаще колонизировались тлями, но реже — муравьями. Вероятная причина — концентрация стахидрина в пади тлей.

Дерево как метаорганизм

Изучение микробиома дерева важно для понимания сложной коэволюции деревьев и взаимодействующих с ними организмов. Дерево — это не отдельная особь, а сложный метаорганизм, заселенный микроорганизмами и членистоногими во всех своих органах.

Дальнейшие исследования будут изучать, как гриб распространяется по растению, защищает ли он его также от патогенов, и является ли его связь с тополем симбиозом или при определенных условиях он может стать угрозой.