Зернові здатні вибирати потрібні рівні хімічного захисту від комах
Рослини покладаються на свої токсини не тільки для захисту від гусениць, а й для регулювання механізмів захисту від попелиці.
Команда вчених з Університету Берна в Швейцарії та Інституту хімічної екології ім. Макса Планка охарактеризували численні функції бензоксазиноїдів в пшениці.
Токсична форма цих речовин робить рослини безпосередньо стійкими до личинок лускокрилих, тоді як менш токсична форма регулює механізми непрямого захисту від попелиці.
Вчені визначили «перемикання» між цими різними функціями як фермент метилтрансферази, який активується при годуванні гусениць. Цей перемикач дозволяє рослинам пшениці адаптувати свою захисну реакцію до різних травоїдних тварин.
Порівняння з кукурудзою показує, що метилтрансфераза також регулює захисні процеси в кукурудзі від різних шкідливих комах. Проте, два ферменти в пшениці і кукурудзі розвивалися незалежно один від одного. Дослідження було опубліковане в грудні в журналі Science Advances.
У природі рослини піддаються впливам від безлічі ворогів. У відповідь на ці загрози рослини розвинули здатність виробляти вторинні метаболіти, в функції яких входить запобігання годування травоїдних тварин. Рослини можуть використовувати такі захисні речовини по-різному.
Команда дослідників на чолі з Тобіасом Кельнер з Інституту хімічної екології Макса Планка і Матіасом Ербом з Бернського університету в даний час охарактеризували, як бензоксазиноїдів функціонують в пшениці. Дослідники використовували раніше отримані докладні знання про захисні функції бензоксазиноїдів в кукурудзі.
У рослин кукурудзи фермент метилтрансфераза діє як функціональний перемикач: він вирішує, чи будуть бензоксазиноїди діяти як ефективні токсини для захисту рослин від гусеничних травоїдних рослин або бензоксазиноїди будуть менш токсичні, але індукуватимуть вироблення каллози. Каллоза використовується в якості герметика для клітин, який ускладнює всмоктування попелиць соку флоеми.
Вчені провели ретельний аналіз того, як перемикання між виробленням токсинів і захисної регуляцією впливає на стійкість пшениці до личинок лускокрилих і попелиць. Більш того, вченим вдалося ідентифікувати відповідну опцію в пшениці і проаналізувати її з біохімічною і філогенетичною точками зору.
Хоча кукурудза і пшениця виробляють бензоксазиноїди, у обох видів гени, відповідальні за перемикання між їх токсичними і регулюючими формами, пов'язані лише віддалено. Таким чином, два види зернових, ймовірно, еволюціонували цей перемикач незалежно в ході еволюції. Вчені називають це явище «конвергентною еволюцією».
Також читайте: