Вместо удобрений и пестицидов: феромоны червей защищают растения от патогенов

31 июля 2019 12:47
Обработанные (справа) и необработанные (слева) растения после воздействия оомицета вида Phytophthora sojae. Фото Aardra Kachroo, University of Kentucky.
Защита сельскохозяйственных культур от вредителей без использования пестицидов является давней мечтой многих фермеров. Но, кажется, сами вредители обладают веществом, способным воплотить мечту в реальность.

Защита сельскохозяйственных культур от вредителей и патогенов без использования пестицидов является давней мечтой многих фермеров. Недавно группа исследователей из Института Бойса Томпсона (BTI) обнаружила соединения, которые могут помочь сделать это реальностью. Речь идёт о веществе, которое выделяют нематоды, или круглые черви.

Напомним, что герои многих исследований – нематоды – обитают в почве и способны заражать растения. Специалисты выяснили, что только своим приближением к растению круглые черви способны вызывать иммунный ответ у многих растений. Исследователи решили изучить, как это происходит, а затем нашли способ воспользоваться этим природным механизмом.

Специалисты изучили, как один метаболит круглого червя сказывается на состоянии растений. Речь идёт о соединении под названием ascr#18.

Как пишут учёные, оно является разновидностью аскарозидных феромонов (ascaroside pheromone), которые производятся многими видами нематод и помогают им общаться друг с другом.

Для растений же ascr#18 служит сигналом того, что нематоды где-то поблизости.

Исследователи обработали растения сои (Glycine max), риса (Oryza sativa), пшеницы (Triticum aestivum) и кукурузы (Zea mays) небольшим количеством ascr#18, а затем заразили растения вирусом, бактериями, грибками или группой организмов под названием оомицеты (вид Phytophthora sojae). Последние вызывают серьёзное заболевание под названием фитофтороз.

Спустя несколько дней учёные сравнили состояние обработанных растений с состоянием контрольной группы организмов, на которые не воздействовали ascr#18. И первые оказались гораздо более устойчивыми к патогенам в сравнении с необработанными экземплярами. Как выяснили исследователи, этому способствовало усиление иммунного ответа на действие аскаридозного феромона.

Иными словами, изучаемые соединения помогли защитить распространённые культуры от различных патогенов, пишут учёные. К слову, более ранние работы этой же группы исследователей показали, что ascr#18 и другие аскарозиды повышают устойчивость к вредителям и патогенам у томатов, картофеля и ячменя.

Что интересно, для защиты растений от изученных в ходе данного исследования патогенов достаточно использовать лишь малые концентрации аскарозидов. А оптимальная концентрация зависит от вида растения, а не от патогена.

Вероятно, это связано с тем, что разные растения экспрессируют разное количество рецепторных белков, которые помогают обнаружить аскарозиды. Подобные различия влияют на то, какое количество ascr#18 необходимо для запуска усиленного иммунного ответа растений.

Учёные подчёркивают, что соединения лишь стимулируют работу фитоиммунитета (иммунитета растений), а не убивают вредителей и патогены, так как не являются пестицидами. По этой причине они, скорее всего, будут намного более безопасными по сравнению с современными средствами борьбы с вредителями и патогенами.

"Аскарозиды – это природные соединения, которые, по всей видимости, являются безопасными для растений, животных, людей и окружающей среды. Я считаю, что они могли бы обеспечить растениям более экологичную защиту от вредителей и патогенов", – делится своим мнением соавтор работы профессор Дэниел Клессиг (Daniel Klessig).

По мнению учёных, такой "аналог пестицидов" способен сэкономить миллиарды долларов США и повысить устойчивость сельского хозяйства во всём мире.

Компании Ascribe Bioscience и BTI уже начали коммерциализацию продуктов для защиты растений, которые получили название Phytalix.

Научная статья по итогам работы опубликована в издании Journal of Phytopathology.

К слову, ранее авторы проекта "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) рассказывали о других способах защитить растения от патогенов, например, при помощи РНК-вакцины.