Западный кукурузный жук использует защитные соединения растения для самозащиты
Западный кукурузный жук (Diabrotica virgifera virgifera) продолжает распространяться в Европе. Новое исследование объясняет, почему попытки биологического контроля этого вредителя с помощью энтомопатогенных нематод потерпели неудачу. Учёные из Университета Берна (Швейцария) и Института химической экологии Макса Планка (Йена, Германия) показали, что личинки жука способны накапливать защитные соединения корней кукурузы в нетоксичной форме и активировать токсины по мере необходимости для защиты от собственных врагов.
Двойная стратегия вредителя
Кукуруза хранит защитные соединения — бензоксазиноиды — в корнях в нетоксичной форме. При атаке вредителей эти молекулы быстро распадаются на токсичные для большинства насекомых соединения.
Исследователи обнаружили, что личинки западного кукурузного жука применяют двойную стратегию:
- Стабилизация токсина: они стабилизируют один токсичный бензоксазиноид, добавляя к нему молекулу сахара. Эта модифицированная молекула напрямую отпугивает нематод, используемых для биоконтроля.
- Секвестрация и активация: они стабилизируют второе растительное соединение, накапливают его нетоксичную форму в своих телах и активируют при атаке нематод.
Провал биологического контроля
Биологический контроль с помощью нематод (например, Heterorhabditis bacteriophora) казался перспективной альтернативой химическим пестицидам. Ранее было показано, что корни кукурузы выделяют (E)-бета-кариофиллен для привлечения полезных нематод, которые заражают и убивают насекомых-вредителей.
Однако против западного кукурузного жука этот метод оказался неэффективен. Как поясняет Джонатан Гершензон, причина в том, что вредитель слишком хорошо защищён собственными защитными соединениями растения.
Тупик для селекции
Попытки вывести сорта кукурузы с повышенным содержанием бензоксазиноидов также не принесут результата. Более того, они могут усугубить ситуацию, сделав Diabrotica ещё более устойчивой к нематодам и другим средствам биоконтроля.
Перспективы исследований
Учёные планируют идентифицировать гены или ферменты, которые позволяют личинкам жука обходить защиту кукурузы. Возможно, если «заглушить» эти гены, вредитель станет уязвим для заражения нематодами.
Исследование показывает, как специализированный вредитель эволюционировал, чтобы использовать главные токсины растения-хозяина для защиты от естественных врагов, и объясняет неудачи программ биоконтроля. Эти результаты — важная основа для будущей работы по улучшению методов борьбы с этим серьёзным сельскохозяйственным вредителем.