Слюна гусениц моли повышает урожай колумбийского картофеля

Исследование учёных из Корнеллского университета, Гёттингенского университета и Национального университета Колумбии показало, что заражение клубней картофеля серьёзным южноамериканским вредителем приводит к увеличению размера клубней.

Ключевой фактор — слюна гусениц. В работе, опубликованной в журнале Ecological Applications (28 апреля), сообщается, что слюна личинок гватемальской картофельной моли (Tecia solanivora) — опасного вредителя, вынуждающего фермеров обрабатывать растения пестицидами каждые две недели — содержит соединения из передней кишки насекомого. Эти соединения вызывают системный ответ у коммерческого сорта картофеля (Solanum tuberosum), выращиваемого в Андах Колумбии, что приводит к формированию более крупных клубней.

Согласно исследованию, при заражении менее 10% клубней растение давало товарный урожай (после удаления повреждённых клубней), который весил в 2.5 раза больше, чем у неповреждённых растений. При повреждении до 20% картофелин товарный урожай всё ещё удваивался. Даже когда было заражено до половины клубней, урожайность была равна урожайности незаражённых растений.

Открытие имеет значение для картофелеводов: выделение активного соединения может привести к значительному повышению урожайности некоторых сортов. «Изначально я хотела показать, насколько эти вредители снижают урожай картофеля, но мы фактически обнаружили, что они повышают урожай» этого сорта, — заявила ведущий автор исследования Катя Поведа, постдокторант Института агроэкологии Гёттингенского университета и энтомологического отделения Корнелла.

Соавтор работы Андре Кесслер, доцент экологии и эволюционной биологии Корнелла, пояснил: когда слюна гусеницы попадает в один клубень, все остальные клубни на этом растении увеличиваются в размерах, хотя сам повреждённый клубень не растёт.

«Моль питается всеми сортами картофеля, но пока только этот один сорт отреагировал» повышением урожайности среди семи сортов, протестированных в рамках более крупного проекта, — отметила Поведа. Будущие эксперименты включат тестирование других коммерческих сортов, а также дикого картофеля.

Растения имеют ряд ответных реакций на насекомых и других травоядных животных, включая изменение метаболизма для преодоления физиологического стресса или выработку токсинов для повышения устойчивости. В свою очередь, травоядные могут вырабатывать стратегии противодействия защите растений и влиять на их сигнальные пути, создавая своеобразную «гонку вооружений» и совместную эволюцию.

«Это может быть пример того, как совместная эволюционная гонка вооружений привела к полезному результату для обоих», — сказал Кесслер.

Исследователи полагают, что соединения из слюны насекомого каким-то образом повышают скорость фотосинтеза растения, чтобы компенсировать потерю клубней от повреждения гусеницей. В результате больше углерода поступает в растение и используется для создания крахмала, что приводит к увеличению клубней. Для подтверждения этой гипотезы требуются дальнейшие исследования.

Кесслер, изучающий подобные сигнальные соединения у растений табака, недавно получил гранты от Министерства сельского хозяйства США и Национального научного фонда для идентификации соединений, стимулирующих рост растений, и изучения физиологии ответной реакции растения табака.