захист томата

Захист томата

Наталя Резник
"Троїцький варіант" №16 (235), 15 серпня 2017 року

Наталя Резник

Коли на рослину нападають травоїдні комахи, воно чинить опір. У його арсеналі є різні хімічні засоби, що дозволяють відігнати шкідника, стримати його апетити або приманити хижаків. Можливо, скоро рослини почнуть стравлювати своїх пожирачів один з одним. Такий метод захисту в природних умовах поки не описаний, проте в лабораторії про нього вже замислюються.

Одне з ефективних засобів захисту від травоїдних комах – жасмонової кислота. В "мирного життя" це фітогормони, що регулює утворення насіння, ріст коренів, розвиток пилку і дозрівання плодів. Пошкодження листя теж викликає синтез жасмонової кислоти, і тоді це з'єднання стимулює утворення захисних ферментів: поліфенолоксідази і інгібіторів протеїнази. Ці ферменти заважають нормальному травленню травоїдних шкідників, які в результаті недоотримують білків, повільно ростуть і менше з'їдають. Жасмонової кислота – летюча з'єднання. Вивільняючись з надкушених листя, воно по повітрю досягає сусідніх рослин і попереджає їх, що ворог біля воріт.Отримавши такий сигнал, рослини завчасно починають синтезувати захисні білки і до моменту появи шкідників у своєму розпорядженні деякими їх запасом.

У травоїдних комах свої проблеми. Їм потрібно рости, і, якщо їжі не вистачає, вони використовують резервне джерело білка – побратимів по виду, які годуються на тому ж аркуші. Факультативний канібалізм описаний у багатьох видів: мурах, бджіл, коників, ручейників, жуків і гусениць, але це явище вивчене погано. Як правило, його викликає надмірно висока щільність комах одного виду.

Дослідник з університету Вісконсіна Джон Оррок (John Orrock) задався питанням, чи може рослина за допомогою засобів хімічного захисту зробитися настільки неїстівним, що травоїдні комахи віддадуть перевагу поїдати один одного. Взявши на допомогу студента і аспіранта, він приступив до перевірки своєї гіпотези.

Дослідники працювали з тритижневими рослинами томата Solanum lycopersicum, На яких вже з'явилося по 3-4 листи, і з гусеницями малої совки Spodoptera exigua. Канібалізм у цих гусениць описали ще 40 років тому. Томати обприскували метілжасмонатом – похідним жасмонової кислоти, яке викликає синтез тих же захисних ферментів.

Мал. 1. Коли листя несмачні, гусениці їдять один одного. Канібалізм починається з укусу ззаду. Фото з сайту news.wisc.edu ( "ТРВ" №16 (235), 15.08.2017) ') "> Мал. 1. Коли листя несмачні, гусениці їдять один одного. Канібалізм починається з укусу ззаду. Фото з сайту news.wisc.edu ( "ТРВ" №16 (235), 15.08.2017) "border = 0> Мал. 1. Коли листя несмачні, гусениці їдять один одного. Канібалізм починається з укусу ззаду. Фото з сайту news.wisc.edu

Вчені поставили два експерименти. У першому досвіді вони з'ясовували, як захисні реакції рослини, індуковані метілжасмонатом, впливають на канібалізм шкідників. Томати обробляли розчином метілжасмоната в концентраціях 0,1, 1,0 або 10 мМ. Четверту, контрольну групу обприскували буфером без метілжасмоната. Через годину на рослини садили по 8 гусениць малої совки одного віку. Кожен томат знаходився в закритому циліндрі, щоб метілжасмонат НЕ випарувався і щоб гусениці не розповзалися. На контрольних рослинах і рослинах, оброблених розчином в низькій концентрації, гусениці їли листя і врешті-решт обгризли все дочиста. Один одного вони стали пожирати, коли листя залишилося мало (рис. 1). На томатах, оброблених метілжасмонатом в середній і високій концентраціях,картина була іншою: листя виявилися для гусениць малос'едобнимі, і шкідники вже в перший день перейшли до канібалізму, а до кінця експерименту різниця в біомасі між контрольними рослинами і рослинами, обробленими 10 мМ метілжасмонатом, була п'ятикратної (рис. 2). Сам досвід тривав тиждень – до останньої гусениці.

Мал. 2. Канібалізм гусениць малої совки на рослинах, оброблених метілжасмонатом (між) [1] ( "ТРВ" №16 (235), 15.08.2017) ') "> Мал. 2. Канібалізм гусениць малої совки на рослинах, оброблених метілжасмонатом (між) [1] ( "ТРВ" №16 (235), 15.08.2017) "border = 0> Мал. 2. Канібалізм гусениць малої совки на рослинах, оброблених метілжасмонатом (між) [1]

Отже, захист, викликана індуктором в середній і високій концентраціях, дійсно стимулює канібалізм і захищає рослини. Якою мірою індукований канібалізм допомагає зберегти листя, дослідники уточнили в другому експерименті. Рослини томатів двічі обприскували 1мМ розчином метілжасмоната або буфером. Після цього з кожного томата обірвали листя і помістили в пластикову чашку разом з однією гусеницею. Крім того, в половину чашок поклали продукти рослинного походження – по вісім гусениць, убитих швидким заморожуванням при -80 ° С, а потім відталих. Провіант виглядав як живий.

Якщо поруч знаходяться такі свіжі, апетитні гусениці, як же їх не є! І живі совки їх лопали і на контрольних листах, і на оброблених метілжасмонатом. Але в контрольних чашках вони ще й зеленню харчувалися, і за дві доби знищили неабияку її кількість (рис. 3). Зате на оброблених листі гусениці майже не чіпали несмачну рослинність, пробавлялися канібалізмом і нормально при цьому розвивалися. Якщо ж іншої їжі, крім оброблених листя, не було, доводилося задовольнятися ними, і шкідники їх грунтовно попсували. Однак листя ці НЕ поживні, чому гусениці практично не росли.

Мал. 3. Індукований канібалізм шкідників дозволяє зберегти рослини [1] ( "ТРВ" №16 (235), 15.08.2017) ') "> Мал. 3. Індукований канібалізм шкідників дозволяє зберегти рослини [1] ( "ТРВ" №16 (235), 15.08.2017) "border = 0> Мал. 3. Індукований канібалізм шкідників дозволяє зберегти рослини [1] ( "ТРВ" №16 (235), 15.08.2017)

Вчені прийшли до висновку, що метілжасмонат в достатній концентрації виявляє подвійну дію. Індукований канібалізм дозволяє скоротити чисельність шкідників і зберегти біомасу оброблених рослин, тому що, маючи іншу їжу, гусениці їдять менше листя.

Контрольні рослини, коли гусениці починали їх є, теж починали виділяти метілжасмонат, але було занадто пізно. Рослини не встигали насінтезіровать потрібну кількість ферментів і були з'їдені. А листя з більш високим рівнем індукованої захисту вже до початку нападу змогли викликати ранній канібалізм, що дозволило рослині врятуватися. Оскільки индуцированная захист властива багатьом рослинам, а факультативний канібалізм – багатьом травоїдним комахою, можна сподіватися, що описаний метод захисту виявиться ефективним і в природних умовах. Втім, це справа майбутнього. Джон Оррок справедливо зазначає, що необхідно перш за все перевірити, як гусениці поведуть себе в поле, і не будуть замкнені в контейнері з єдиним обробленим рослиною. Дослідники також мають намір з'ясувати, як індукований канібалізм вплине на щільність шкідників, поширення їх паразитів і чисельність хижаків.

Питання про те, що буде, якщо обприскування сільськогосподарських рослин метілжасмонатом прийме промислові масштаби і шкідники придбають до нього стійкість, автори роботи не обговорюють.


1.Orrock J., Connolly B., Kitchen A. Induced defences in plants reduce herbivory by increasing cannibalism // Nature Ecology & Evolution. 2017. DOI: 10.1038 / s41559-017-0231-6


Like this post? Please share to your friends:
Залишити відповідь

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: