Все новости

Кукуруза использовала микробиоту гусениц, чтобы убивать их. Вредители погибали из-за сепсиса, вызванного ранее безобидными микробами

Ученые выяснили, что кукуруза воздействует на кишечник гусениц-вредителей, делая его легкой добычей для собственной микрофлоры. Ферменты, которые выделяет растение, ослабляют защиту кишечника и приводят к «заражению крови» гусениц.
Гусеница-вредитель кукурузы Nick Sloff / Penn State University
Описание
Гусеница-вредитель кукурузы
© Nick Sloff / Penn State University

В кишечнике насекомых есть система, которая защищает его от инфекции. Перевариваемая пища отделена от стенки кишки перитрофическим матриксом — тонким слоем хитиновых микроволокон, которые служат своего рода фильтром, дополнительной защитой насекомого. Однако растения могут бороться и с этим барьером: они научились вырабатывать ферменты хитиназы, которые разрушают хитин, а значит, могут портить и перитрофический матрикс.

Энтомологи из Университета штата Пенсильвания изучили, как ферменты растений действуют на внутренности своих вредителей при участии обычных бактерий, которые населяют кишечник этих вредителей. 

В лабораторных условиях ученые выращивали гусениц кукурузной листовой совки (Spodoptera frugiperda) на трех сортах кукурузы — Mp708, B73 и Tx601. Первый сорт устойчив к вредителям, он умеет синтезировать хитиназы. Два других делать этого не умеют; они отличаются между собой длиной волосков, растущих на внешних покровах растения: у второго они короткие, а у третьего — длинные. Обламываясь и попадая в пищеварительный тракт, эти волоски тоже могут вредить кишечнику насекомого.

Волосок кукурузы, проткнувший кишечник гусеницы
Описание
Волосок кукурузы, проткнувший кишечник гусеницы

Гусениц разделили на несколько групп. Трем группам сделали инъекции штаммов Enterobacter, Klebsiella и Enterococcus, самых типичных обитателей кишечника кукурузных совок. Еще одна группа была контрольной, с чистым кишечником.

Выяснилось, что личинки, жившие на неустойчивых сортах, хотя и набирали меньшую массу из-за волосков, умирали примерно наравне с гусеницами из контрольной группы, практически с естественной скоростью. А те гусеницы, которые кормились на устойчивой кукурузе, и теряли в весе почти втрое, и умирали на 30% чаще, чем контрольные.

Исследование показало, что ослабленный перитрофический матрикс не мешал бактериям проникать через стенки кишечника. Это, по-видимому, приводило к сепсису и гибели гусениц. Возможно, это можно будет использовать при создании новых устойчивых сортов кукурузы или других культур.

 Максим Абдулаев