Растения защищаются от насекомых, вызывая у них "синдром дырявого кишечника"
Растения могут вызывать "синдром дырявого кишечника" — повышенную проницаемость кишечного барьера — у насекомых как часть комплексной стратегии защиты от поедания. К такому выводу пришли исследователи из Университета Пенсильвании. Эти результаты улучшают понимание защитных механизмов растений и могут способствовать разработке новых методов борьбы с вредителями.
Механизм защиты
Исследователи обнаружили, что комбинация физических и химических защитных механизмов у кукурузы может нарушать защитные барьеры кишечника кукурузной листовой совки (fall armyworm), создавая возможность для проникновения кишечных микробов в полость тела насекомого. Это может вызвать сепсис, приводящий к гибели насекомого, или просто запустить иммунный ответ, ослабляющий его.
Методология исследования
Учёные вырастили кукурузную листовую совку в лаборатории и инокулировали её одним из трёх типов естественных кишечных бактерий. Насекомых кормили одним из трёх типов кукурузы:
- Продуцирующей ферменты, создающие перфорации в кишечном эпителии насекомых.
- Имеющей многочисленные удлинённые трихомы (волоски на поверхности растения).
- Имеющей лишь несколько коротких трихом.
Целостность кишечного барьера оценивалась с помощью сканирующей электронной микроскопии.
Результаты
Присутствие всех трёх типов кишечных бактерий снижало способность личинок повреждать растения кукурузы, особенно в сочетании с другими защитными механизмами — удлинёнными трихомами и ферментами, которые также могут перфорировать кишечник. Однако степень ослабления насекомых различалась в зависимости от вида бактерий.
Значение работы
Результаты раскрывают механизм, с помощью которого некоторые растения используют кишечную микробиоту насекомых против них самих, действуя совместно с собственными защитными системами. Это предсказывает, что вариабельность эффективности защиты растений в природе может в значительной степени объясняться разнообразием микробных сообществ в кишечнике насекомых.
Перспективы
Полученные данные могут помочь в создании устойчивых к насекомым сельскохозяйственных культур. Эффективной стратегией может быть "накопление" (stacking) защитных признаков растения, нацеленных на кишечник насекомого, для создания "дырявого кишечника", который подвергает насекомое микробной атаке на его иммунную систему.
Исследование опубликовано в выпуске журнала Proceedings of the National Academy of Sciences от 22 июля.