Злаки используют химическую защиту многофункционально против разных вредителей

Ученые из Университета Берна (Швейцария) и Института химической экологии Макса Планка охарактеризовали многофункциональность бензоксазиноидов в пшенице. Токсичная форма этих веществ обеспечивает растению прямую устойчивость к личинкам чешуекрылых (Lepidoptera), тогда как менее токсичная форма регулирует механизмы косвенной защиты от тлей.

Ключевое открытие — "переключатель" функций

Исследователи идентифицировали "переключатель" между этими функциями как фермент метилтрансферазу, который активируется при поедании растения гусеницами. Этот переключатель позволяет растениям пшеницы адаптировать защитный ответ к разным травоядным вредителям.

Сравнение с кукурузой и конвергентная эволюция

Сравнение с кукурузой показало, что метилтрансфераза также регулирует защитные процессы в ней против разных насекомых-вредителей. Однако два фермента в пшенице и кукурузе эволюционировали независимо друг от друга — это явление конвергентной эволюции.

Методология исследования

Ученые использовали знания о защитных функциях бензоксазиноидов в кукурузе. В пшеницу был введен "переключатель" из кукурузы, что позволило создать трансгенные растения, постоянно производящие токсичную форму бензоксазиноидов. Это дало возможность детально изучить их функции.

Значение открытия

  • Конвергентная эволюция переключателя указывает на недавнее возникновение способности использовать бензоксазиноиды для разных функций.
  • Подчеркивается важность адаптации защитных реакций к конкретным травоядным.
  • Наблюдается возникновение новых регуляторных механизмов, отходящих от консервативного канона фитогормонов к более специализированным системам.
  • Растения семейства капустных также используют защитные вещества для регуляции каллозы, что говорит о широкой распространенности такого типа многофункциональности в царстве растений.

Перспективы исследований

Ученые планируют выяснить, как бензоксазиноиды контролируют другие защитные процессы, и найти рецепторы для них. Это может стереть границу между растительными токсинами и регуляторами защиты и ответить на вопрос, почему растения используют токсины для регуляции защитных реакций в дополнение к классическим гормонам.