Новости химической науки > Крик томатов о помощи разгонит насекомых-вредителей

Японские ученые сообщают, что кусты помидор не только могут «предупреждать» своих соседей по грядке об атаке насекомых-вредителей, генерируя определенные химические сигналы, но и могут конвертировать эти сигнальные вещества в химическое оружие от этих насекомых-вредителей.

Было продемонстрировано, что непораженные растения могут абсорбировать летучие органические вещества, испускаемые своими соседями, пожираемыми гусеницами-вредителями, а после абсорбции – превращать их в вещество, токсичное для вредителей.

Как поясняет Кенджи Мацуи (Kenji Matsui) из Университета Ямагучи, растения могут синтезировать самое разнообразное химическое оружие, также неоднократно сообщалось об участии летучих органических веществ в коммуникациях растение-растение. Тем не менее новое исследование сообщает о новом наблюдении – что растения не только детектируют сигнал из летучих органических соединений, сгенерированный другим растением этого же вида, но и преобразуют сигнальные вещества в защитное химическое оружие.

Если листья томата начинают поедать гусеницы озимой совки – личинки мотылька Spodoptera litura, помидорные кусты начинают высвобождать летучие органические вещества различного строения. Исследователи из группы Мацуи решили выяснить, каким образом влияют эти летучие органические соединения на растения, произрастающие рядом и, соответственно, принимающие этот сигнал. Исследователи проанализировали экстракты листьев, произрастающих с подветренной стороны от кустов, существенно пораженных гусеницами, и обнаружили, что в этих экстрактах содержится большее количество гликозида HexVic (Z-3-гексенилвицианозида), чем в экстрактах из контрольных растений. Изучения влияния HexVic на гусениц озимой совки показало, что гликозид однозначно представляет собой химическое оружие томатов против вредителей – добавка в пищу HexVic насекомым приводила к тому, что подавлялся их рост, а также понижались их шансы на выживание; тем не менее пока неясно, насколько гликозид понижает численность популяции вредителей на первом инфицированном растении.

На следующем этапе исследователи решили выяснить, каким образом HexVic производится растениями, не пораженными вредители. Исследователи изначально предполагали, что смесь летучих органических веществ, испускаемых пораженным растением как сигнал активирует механизм защиты здоровых растений, активируя синтез химической защиты, однако к удивлению исследователей было обнаружено, что одно из веществ, выделяемых пораженными растениями – Z-3-гексенол, абсорбируется здоровыми растениями и конвертируется в HexVic.

Доказать то, что в гликозид HexVic конвертируется именно абсорбированный Z-3-гексенол удалось за счет распыления на растения дейтерированной версии этого спирта – синтезированный растениями HexVic содержал большее количество дейтерия, чем в природном водороде, что позволяет говорить о том, что для производства токсина томаты использовали Z-3-гексенол «извне». Более того, в неинфицированных растениях, как подвергшихся обработке специальными «химическими сигналами», так и в растениях контрольной группы содержится примерно одинаковое количество эндогенного Z-3-гексенола, что еще раз позволяет предположить то, что HexVic синтезируется не из «собственных запасов» растения, а из абсорбированного Z-3-гексенола.

Исследователи также обнаружили, что HexVic могут производить и другие растения, включая сорго и рис, предполагается, что для защиты от вредителей эти культуры эксплуатируют сходные механизмы. В настоящее время Мацуи пытается понять механизм образования гликозидов из летучих органических веществ на генетическом уровне, надеясь, что более глубокий анализ позволит разработать новые технологии для сельского хозяйства.

Источник: Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2014, DOI: 10.1073/pnas.1320660111

метки статьи: #биохимия, #молекулярная биология, #химия биомассы