Распространённая болезнь растений защищает своего хозяина от вредителей

Учёные из Университета Турку обнаружили, что спорынья — распространённая болезнь ржи — химически защищает растение-хозяина от насекомых, питающихся злаками. Болезнь портит урожай зерна и приводит к потере семян, поэтому с человеческой точки зрения её классифицируют как вредную. Новое исследование утверждает, что для самого растения спорынья может быть полезным защитником, способным даже повысить его приспособленность.

На экспериментальном поле исследовательской станции Кево команда изучала грибковые симбионты злаков и их влияние на биотические угрозы, такие как тля и спорынья.

В исследовании использовали широко распространённый вид злаков — овсяницу красную — и её грибковый эндофит из рода Epichloë. Грибковые эндофиты живут внутри растений-хозяев. Эти симбиотические отношения — защитный мутуализм: растение обеспечивает гриб питательными веществами в обмен на защиту от травоядных.

«Грибы Epichloë во многом зависят от растения-хозяина для размножения через семена. Гифы гриба прорастают внутри растения в развивающиеся семена, откуда передаются новому поколению растений. Такой эндофит не выживет без хозяина, поэтому благополучие растения в интересах гриба», — объясняет докторант Миика Лайхонен.

Симбиоз с эндофитом увеличил заражение семян спорыньёй — но растение может получить выгоду

Исследователи наблюдали, влияет ли грибковый эндофит на появление насекомых-вредителей и заражение спорыньёй. Спорынья вызывает болезнь у злаков, включая зерновые культуры, из-за чего растение теряет часть семян. Заражённое зерно токсично для людей, и гриб нежелателен на сельскохозяйственных полях.

Учёные обнаружили, что эндофит не влиял напрямую на появление насекомых-вредителей, но спорынья чаще обнаруживалась на растениях с эндофитом. Дальнейший анализ показал, что тля редко заселяла растения, заражённые спорыньёй. Таким образом, эндофит косвенно отпугивал тлю, способствуя симбиозу со спорыньёй. Это подтвердил химический анализ растений.

«Сначала мы подумали, что эндофит вреден для растения, так как увеличивает вероятность заражения спорыньёй. Когда мы поняли, что тля избегает спорыньи, результаты предстали в новом свете. Возможно, польза от спорыньи перевешивает вред», — говорит Лайхонен.

Это не первый случай, когда спорынью обнаружили отпугивающей животных в природе. Более раннее исследование показало, что пасущиеся овцы избегали соцветий растений, заражённых спорыньёй. Таким образом, наличие гриба защищает большую часть жизнеспособных семян и в конечном итоге может давать преимущество в приспособленности как растению, так и связанному с ним эндофиту Epichloë.

«Как люди, мы склонны судить об организмах со своей точки зрения. Однако так мы можем упустить общую картину. Мы классифицируем спорынью как вредный патоген, потому что она вредна для нас. Но для растения она может быть спасителем: занимая очень немного семян, спорынья может защитить остальные семена следующего поколения растений», — поясняет Лайхонен.