Устойчивая пшеница атакует кишечник для защиты от гессенской мухи

Устойчивые растения пшеницы отражают атаки личинок гессенской мухи, по сути, разрушая их среднюю кишку и способность усваивать питательные вещества. Это показало исследование Университета Пердью и Министерства сельского хозяйства США.

Средняя кишка личинок (аналог человеческого кишечника) изучалась в трёх ситуациях:

• Личинки на восприимчивых растениях имели нормально функционирующую кишку.
• Личинки без пищи не показали повреждений кишки, хотя и погибли от голода.
• Личинки на устойчивых растениях демонстрировали серьёзные нарушения в средней кишке.

Исследование, проведённое Ричардом Шакли, Кристи Уильямс и Субашри Субраманьям, опубликовано в Journal of Insect Physiology.

Механизм повреждения:

• Уже через 3 часа питания на устойчивой пшенице у личинок наблюдались аномальные микроворсинки — выросты, увеличивающие поверхность для всасывания.
• Через 6 часов микроворсинки были почти разрушены, а кишка пуста.
• Средняя кишка гессенской мухи лишена перитрофической мембраны, которая у других насекомых защищает микроворсинки от токсинов.

Возможная причина — лектины:

Устойчивые растения содержат больше белков, кодируемых генами Hfr-1 и Hfr-3. Белок Hfr-1 является лектином (связывает углеводы), а Hfr-3 — лектиноподобным.

«Лектины — одни из токсинов в устойчивых растениях, и они, вероятно, нацелены на микроворсинки», — отмечает Субашри Субраманьям.

Контекст и значение:

Гессенская муха может снижать урожайность пшеницы на до 20 бушелей с акра. Муха уже преодолела несколько ранее внедрённых генов устойчивости. Понимание механизма защиты (в данном случае — разрушение средней кишки) критически важно для создания новых устойчивых сортов с использованием ещё не задействованных генов.

Дальнейшие планы: Определить, что именно связывается с микроворсинками, и протестировать токсичность белка Hfr-1 для мух.