Вместо удобрений и пестицидов: феромоны червей защищают растения от патогенов

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.