Грибковые инфекции влияют на способность сосен защищаться от горного соснового лубоеда

Исследование Университета Альберты даёт новое представление о том, как вредные грибковые инфекции могут влиять на способность сосны скрученной защищаться от смертельных атак горного соснового лубоеда.

Используя пять различных патогенов, исследование показало, что грибковые инфекции по-разному влияют на защитную химию деревьев, что предполагает их повышенную устойчивость или, наоборот, уязвимость к последующим атакам насекомого.

Результаты, опубликованные в журнале Microbial Ecology, могут привести к новым способам защиты зрелых деревьев сосны скрученной — важных для экологии леса и лесной промышленности — от болезней и насекомых-вредителей.

Одна из самых распространённых хвойных пород в западной части Северной Америки, сосна скрученная составляет около 35% лесных земель в Альберте и Британской Колумбии и становится более уязвимой к вредителям по мере потепления глобального климата.

Ход исследования

Для эксперимента исследователи взяли образцы флоэмы — сосудистой ткани дерева, отвечающей за транспортировку и распределение питательных веществ — у сосен, заражённых раком атропеллисом и западной галловой ржавчиной, двумя наиболее распространёнными грибковыми заболеваниями в Западной Канаде.

Они также заразили зрелые сосны тремя симбиотическими грибковыми патогенами, ассоциированными с горным сосновым лубоедом, и собрали образцы флоэмы через две недели, когда защитная химия была на пике.

Химические профили этих образцов сравнили с профилями здоровых деревьев.

Результаты

В целом результаты показали, что три симбиотических грибковых вида и западная галловая ржавчина аналогично изменяли терпены — метаболиты сосны, помогающие запустить химическую защиту от инфекции, — снижая выработку соединений, токсичных для лубоеда. Это говорит о потенциальной уязвимости таких деревьев к заражению.

Однако патоген, вызывающий рак, имел иной эффект: он был единственным, кто увеличивал выработку большинства терпенов, токсичных для жука. Кроме того, исследование впервые идентифицировало 66 метаболитов, исключительно ассоциированных с раком, которые могут указывать на тяжесть инфекции и дифференцировать это заболевание от западной галловой ржавчины.

Практическое значение

Результаты демонстрируют ценность использования метаболомики — собственной химии дерева — в качестве диагностического инструмента. Этот процесс помогает понять, как инфекция изменяет защитную химию дерева-хозяина, делая его уязвимым для атаки лубоеда, и даёт информацию задолго до атаки.

Более ранняя диагностика имеет решающее значение для снижения восприимчивости деревьев к вторжению вредителей. Обнаружение деревьев на ранних стадиях инфекции позволяет применить меры управления: использование ловушек для насекомых, вырубку здоровых деревьев для предотвращения распространения или сжигание заражённых деревьев.

Кроме того, исследователи разработали потенциальный инструмент мониторинга, приманивая насекомых в ловушки химическими соединениями, взятыми из деревьев, заражённых каждым из пяти патогенов. Эти ловушки показали, какие терпены привлекают или отпугивают горного соснового лубоеда. Они также были полезны для обнаружения низкой плотности популяции жука, что важно для экологии леса.

В настоящее время доступные приманки привлекают жуков только при высокой численности их популяции. Новый продукт необходим для мониторинга насекомых, когда их количество невелико и они полезны для здоровья леса, так как, атакуя слабые и мёртвые деревья, жук способствует разложению.

Результаты также представляют собой ступеньку для дальнейших исследований, направленных на селекцию деревьев, более устойчивых к болезнетворным грибам и вредителям. Исследование показало, какие метаболические соединения отвечают за конкретный патоген. Дальнейшая работа позволит понять, какие конкретные гены отвечают за выработку токсичных соединений, и создать более устойчивые генотипы дерева.