У растений нет возможности спрятаться или убежать от поедающих их насекомых, зато эволюция снабдила их куда более необычным оружием. Эксперименты показали, что вигна способна фактически сообщать хищникам, где находится ее враг, а информация о нападении может сохраняться в окружающей почве и помогать другим растениям.
Китайские исследователи изучали вигну, известную также как коровий горох (Vigna unguiculata). Результаты работы опубликованы в Cell Reports.
Главным участником эксперимента, помимо самого растения, стала небольшая муха – клеверный минер (Liriomyza trifolii).
Вредитель прячется внутри листа
Минеры получили свое название благодаря характерному способу питания. Их личинки находятся непосредственно внутри листовой ткани и прогрызают в ней извилистые ходы – мины.
При массовом размножении площадь здорового листа сокращается, нарушается фотосинтез, а это в конечном итоге способно отразиться на развитии растения и урожае.
Но у личинки, спрятавшейся внутри листа, имеется собственный опасный противник – паразитическая оса Neochrysocharis formosa.
Она использует личинку вредителя для развития своего потомства.
И именно этого врага вигна способна привлечь на помощь.
Растение буквально меняет свой «запах»
После нападения минеров растение начинает выделять определенную смесь летучих соединений. Для человека это может остаться незаметным, однако для осы такой химический сигнал становится ориентиром.
По сути, поврежденное растение сообщает: здесь находится подходящая добыча.
Оса прилетает к нему и атакует личинок вредителя. В результате растение получает защитника, которому само же помогает обнаружить цель.
Подобные химические механизмы защиты растений известны ученым и раньше. Но в новом исследовании обнаружилась еще одна интересная часть этой системы.
Сигнал уходит не только в воздух, но и под землю
Атакованная вигна изменяет выделение веществ своими корнями. Из-за этого перестраивается сообщество микроорганизмов, живущих рядом с корневой системой.
А дальше возникает цепочка:
вредитель повреждает растение → меняются корневые выделения → перестраивается микробиом почвы → усиливается способность растений привлекать полезных ос.
Самое интересное обнаружилось, когда эффект проявился у вигны, которая сама нападению минеров не подвергалась.
Получается, последствия атаки способны выходить за пределы одного растения.
У почвы обнаружилось подобие «памяти»
Конечно, речь идет не о памяти в привычном смысле. Информация сохраняется благодаря изменениям в сообществе почвенных микроорганизмов.
Если нападение вредителя перестраивает микробиом, а этот микробиом впоследствии влияет на защитные реакции растений, то след одного события может сохраняться значительно дольше самого нападения.
Это напоминает своеобразную биологическую сигнализацию, где информация передается сразу между несколькими участниками экосистемы: растением, бактериями и насекомыми.
Можно ли заменить этим химические обработки
Именно практическое применение открытия может оказаться наиболее интересным для сельского хозяйства.
Современная защита растений во многом основана на обработках инсектицидами. Но если удастся управлять полезными микроорганизмами таким образом, чтобы культуры активнее привлекали естественных врагов вредителей, часть защитной работы потенциально сможет выполнять сама экосистема.
Например, перспективным направлением может стать создание микробных препаратов для почвы, которые усиливали бы естественные защитные сигналы растений.
До этого еще далеко. Эксперименты проводились в контролируемой среде, и теперь необходимо выяснить, насколько устойчив механизм в реальном поле, как долго сохраняется измененный микробиом и работает ли подобная схема у других сельскохозяйственных культур.
Но сама идея выглядит необычно: вместо того чтобы непосредственно уничтожать вредителя, можно заставить растение эффективнее сообщать его естественному врагу, где искать добычу.
И если такой механизм получится воспроизводить в полевых условиях, в распоряжении аграриев может появиться еще один способ снизить зависимость от химических средств защиты растений.
