Augalai sugeba suvokti vabzdžių feromonus • Varvara Vedenina • Mokslo naujienos "Elementai" • Biochemija, entomologija, botanika

Augalai sugeba suvokti vabzdžių feromonus

Pav. 1. Pied Flies Male Eurostatas solidaginis ant aukso spalvos lapo didžiausias Solidago altissima (A) ir aukso ežero augalai su goliais, kuriuos sukelia skruzdžių lervų gyvybinė veikla (B) Paveikslėlis iš aptariamo straipsnioPNAS

Amerikos mokslininkai atrado nuostabų augalų sugebėjimą kvapti vabzdžius, kurie sėdi šiuose augaluose. Jie parodė, kad aukso žievė (augalas iš Compositae šeimos) suvokia manevro feromoną, kad paruoštų ir "atsikratytų" moteriškos moteriškos patelės, kurios ketina į kūną įmesti kiaušinius. Todėl moterys, atvykstančios į feromoną, linkę kiaušinius laikyti kituose augaluose.

Faktas, kad augalai pradeda išskirti konkrečias medžiagas, kai jie yra užkrėsti kenkėjais, mokslininkai žinomi palyginti ilgą laiką. Ši kokybė meistriškai naudojama parazitoidų (kitų vabzdžių dedeklių kiaušinių vabzdžių kenkėjų iš šių augalų), kurie pritraukti šio kvapo (žr., Pavyzdžiui, De Moraes ir kt., 1998. Augalų žinduolių užkrėstų augalų selektyviai pritraukti parazitoidų). Konkrečio kvapo paskirstymas yra naudingas ne tik augalui (kenkėjai užkrėstas parazitomis ir miršta), bet ir patys parazitoidai (nereikėtų ilgai ieškoti aukos). Ne taip seniai buvo nustatyta, kad patys augalai gali kvapas.Pavyzdžiui, parazitinis dobilo augalas auga šeimininko augalo kryptimi palei kvapo gradientą, kurį išmeta šis augalas. Augalai, matyt, taip pat gali jausti kvapus, kuriuos skleidžia kiti netoliese augantys augalai, kai jų audiniai yra pažeisti. Kaip augalai tai daro, yra paslaptis.

Amerikos biologai iš Pensilvanijos universiteto atliko tyrimą, kuris parodė dar vieną nuostabų augalų gebėjimo suvokti kvapus pavyzdį. Jie ištyrė "goldenrod" santykius Solidago altissima ir daugiaspalvis skristi Eurostatas solidaginiskiaušinius dėti į augalų audinius. Lervos lervos sukelia augalų audinių deformaciją ir sferinių golių susidarymą (1 pav.). Augalas iš to nemiršta, bet švelninimas jį silpnina – lemia lėtesnį augimą ir sumažina sėklų skaičių. Vyrai skrenda E. solidaginisSėdi ant auksakalnių augalų pritraukia moterys, išskiriančios tam tikrą feromoną. Reikėtų pažymėti, kad laivyno amžius yra gana trumpas; suaugusiųjų valstybėje jie praktiškai nepakankamai maitina, o jų pagrindinė užduotis yra palikti palikuonis.Todėl suaugusieji vyrai užsiima tik feromonų išsiskyrimu ir moterų priežiūra. Po poravimosi, patelės beveik iš karto uždėjo savo kiaušinius, dažnai toje pačioje augalijoje, kur buvo poravimosi. Autoriai teigia, kad vyrą išskirtas feromonas taip pat suvokia augalas, dėl kurio atsiranda apsauginė reakcija ir augalas tampa mažiau pažeidžiamas vabzdžių kenkėjų.

Norėdami išbandyti šią, atrodytų, panašią fantastišką hipotezę, autoriai patalpino vyriškąjį pirštą ant auksinių uodegų lapų ir padengė akių maišais, kad jie nebūtų sklandę. Trys dienos paukščiai buvo laikomi aukso aliejuje, po to jie mėnesį žiūrėjo kiaušinių dėjimo pėdsakus (autorius galėjo nustatyti punkto vietą kiaušinėlių įdaru). Taip pat buvo atlikti kontroliniai eksperimentai: vienu atveju moterys buvo laikomos ant aukso etiketės lapo po ekranu. E. solidaginis, kita vertus, namas Musca domesticao trečiuoju atveju niekas nebuvo įkalintas po tinklu.

Paaiškėjo, kad tuose augaluose, kuriuose laikomi vyriškiai su spalvotu kryloku, kontrolinių eksperimentų metu buvo beveik 4 kartus mažiau kiaušinių dėjimo pėdsakų (2A pav.). Tai yra moterys E. solidaginis išvengti dedeklių kiaušinių ant augalų, ant kurių sėdi jų vyrai. Be to, žinoma, kad prieš dedant kiaušinius moterys tikrina substrato kokybę, kramtyti ūgliai ir palieka sūrio augalą. Taigi pasirodė, kad šie pėdsakai yra mažesni už augalus, ant kurių sėdi vyrai E. solidaginis (2B pav.). Matyt, šie augalai pasirodė "sugadinti" moterų požiūriu.

Pav. 2 A – moterų kiaušinių dėjimo intensyvumas E. solidaginis už auksinėsiomis ūgliais S. altissima po vyrų sumažėjo beveik 4 kartusžalia juosta) tose pačiose ūglių patraukė moterys, išskirdamos feromonus; kiti trys stulpeliai atitinka kiaušinių dėjimo aukso grūdų ūglių trijose kontrolinėse grupėse dažnį. B – šiuose lapuose taip pat sėdėjo kiaulių auksinių jauniklių moterų kramtomųjų lapų skaičius (žalia juosta), palyginti su kontrolinėmis grupėmis. Paveikslėlis iš aptariamo straipsnio PNAS

Jei pirmiau minėta eksperimentų serija buvo atlikta lauke, laboratorijoje buvo atlikti kiti eksperimentai. Goldenrod S. altissima myli kitą vabzdžių lapų vabalo rūšį Trirhabda virgata. Anksčiau tarp pievų ir vabzdžių pasirodė neigiamas ryšys, parodydamas, kad lapų vabalas yra sugadintas aukso žievė, mažiau tikėtina, kad bus užsikrėtęs pakrančių parkas, ir atvirkščiai.Laboratorinių eksperimentų metu aukso žiedas buvo įdėtas 24 valandas į spalvoto plaukio vyrą, po kurio lapuočių vabalas taip pat buvo pasodintas 24 valandas. Šiuo atveju vabalas sugadino augalinį audinį maždaug du kartus mažiau nei kontrolinėje dalyje (3B pav.). Norint patikrinti, ar liga buvo išskiriami feromonai, o ne kokia nors kita raumenų veikla, autoriai gydė aukso lapų lapus su muskuso feromonų ekstraktais. Rezultatas pasirodė esantis tas pats: lapų vabalas labai nenorėjo, kad aukso spalvos lapai, gydomi rausviais feromonais (3c pav.). Bet kai augalas buvo gydomas drugeliu feromonu Striacosta albicosta, kukurūzų ir pupelių kenkėjai, vabalas labai mėgdavo valgyti aukso žievės lapus, taip pat ir kontrolę (3E pav.).

Pav. 3 Auksinių riešutų valgymo veikla S. altissima lapų vabalas T. virgata. A – suaugęs vabalas. B – suaugusių vabaliukų suvalgytų lapų audinių kiekis (mėlyna juosta), o po to, kai vyriškos lyties vyrai išsiveržė feromonus (žalia juosta). C – lapių audinio kiekis, kurį suaugęs vabalas paima kontrolinėje dalyje, ir po aukso peleko apdorojimo su priekinio feromono. D – lervos vabalas. E – lapų audinių kiekis, kurį valgo vabalas vabzdžiams (mėlyna juosta), po to, kai vyriškos lyties vyrai išsiveržė feromonus (žalia juosta) ir po gydymo aukso saldainių drugelio feromonu S. albicosta (geltonas baras) Paveikslėlis iš aptariamo straipsnio PNAS

Yra žinoma, kad augalų apsauginė reakcija yra išreikšta tam tikros fitohormozės rūgšties sintezės padidėjimu. Šis fitohormonas reguliuoja genų, dalyvaujančių žalos gijimo, atsirandančio tada, kai juos valgo žolėdžiai, išraiška. Autoriai išmatuojo jašmono rūgšties koncentraciją augaluose po gydymo feromonu iš vyriškojo paršavedžio ir pasodino vabalą ant augalo. Šis lygis buvo labai mažas po gydymo feromonu ir yra panašus į kontrolę, bet padidėjo, kai vabalas valgė augalą. Tuo pačiu metu kontroliuojant (t. Y. Augaluose, kurie nebuvo apdoroti feromonu pteromonku), šios rūgštys padidėjo maždaug 5 kartus, o augaluose, apdorotuose feromonu, jis padidėjo 40 kartų (4 pav.).

Pav. 4 Jasmono rūgšties lygis "Goldenrod" lapuose yra santykinai mažas po gydymo "pied bug" pteromonukairę porą įrašų) Po to lapų vabalas valgė šiuos lapus 6 valandas, azoto rūgšties koncentracija padidėjo abiem atvejais,tačiau jis buvo gerokai didesnis, kai lapai buvo gydomi feromonu (žalia juosta) Paveikslėlis iš aptariamo straipsnio PNAS

Taigi, autoriai parodė, kad gydymas su vyrų feromonais, išpuoliu, padidina gynybinę aukso sėklos reakciją nuo dviejų specifinių kenkėjų – tuo pačiu prigludusių ir lapinių vabalų – išpuolių. Moteriški piedistratai šiuose augaluose žymiai rečiau kiaušinius dedasi, o ankstesniame tyrime buvo įrodyta, kad ankstyvosiose stadijose lervų mirtingumas taip pat yra didesnis augalų, ant kurių sėdi vyrai, pritraukiančių pateles. Lapgraužiai (tiek lervos, tiek suaugusios vabalys) mažiau aktyviai valgo aukso žiedlapio lapus, ant kurių anksčiau sėdi sparnuočių vyrai. Autoriai mano, kad šiuo atveju yra vadinamas pirmenybės ar primingumo poveikis, kai vieno proceso aktyvinimas prasideda kitam, bet yra susijęs su pirmuoju procesu. Tas faktas, kad jazmono rūgšties lygis nedidėja iš karto po auksinio uogų gydymo su priekrantės feromonu, tačiau atsakant į vėlesnę žalą (4 pav.), Patvirtinama ši hipotezė. Apsauginis gruntavimas augaluose anksčiau buvo parodytas reaguojant į vabzdžius, važiuojančius per lapą, taip pat atsakant į trichomų (skirtingų augalų organų audinių) pažeidimą tais pačiais vabzdžiais.Tačiau čia pirmą kartą aptariamame darbe buvo įrodyta, kad gruntas, reaguojant į augalo suvokimą apie kenkėjų kvapą, buvo parodytas pirmą kartą.

Autoriai aptaria kitus galimus jų rezultatų interpretacijas. Pavyzdžiui, galima daryti prielaidą, kad spinduliuojančio feromono vyriškasis vingiuotojas išleidžia dar daugiau nelakių medžiagų ant auksakalnio lapų ar stiebų paviršiaus. Tačiau tada autoriai negaudavo jašmono rūgšties kiekio padidėjimo, reaguodama į aukso sėklų apdorojimą feromono ekstraktu, kai pačios patys sėdėjo ant augalo.

Pažymėtina, kad kai aukso gelsva buvo gydoma drugeliu feromonu S. albicosta (kukurūzų kukurūzų ir pupelių), tai neturėjo įtakos augalo valgymui lapais (3E pav.). Be to, kai vyriškos vaikiškos moterys pasodino kukurūzų augalus, ir po to, kai pasodino vikšrinius drugelius Heliothis virescenskurie specializuojasi kukurūzuose ir valgyti daug kitų dalykų, vikšrai valgė kukurūzus taip aktyviai, kaip įprasta. Taigi, gruntavimo darbai aukso zelandų poros atveju – vabzdžių specialistas ir neveikia vabzdžių, kurie nėra specializuojasi šiame augale, arba yra polifagas.

Autoriai mano, kad vabzdžių kvapų pripažinimas augalais gali būti gana įprastas. Jų nuomone, labiausiai tikėtina, kad šios savybės bus rasti sistemoje "augalų-vabzdžių specialistas", nes vabzdžių polifagai nėra taip glaudžiai susiję su konkrečiu augalo tipu, todėl augalui iš tikrųjų nereikia kurti apsauginių savybių. Be to, autoriai teigia, kad labiausiai tikėtini kenkėjų kanalų kvapų kandidatai gali būti feromonai, nes labai dažnai vienoje vietoje atsiranda pykinimas ir kiaušinių darymas.

Lieka išspręsti "mažą" problemą: sužinoti, kaip augalai suvokia kvapus …

Šaltinis: Anjel M. Helms, Consuelo M. De Moraes, John F. Tooker, Mark C. Mescher. "Solidago altissima" augalų poveikis lakiųjų antagonistų ("Eurosta solidaginis") išmetimui iš apyvartos Nacionalinės mokslų akademijos darbai. 2013. V. 110 (1). P. 199-204.

Varvara Vedenina


Informatikos


Like this post? Please share to your friends:
Parašykite komentarą

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: