Горькие вещества портят аппетит гусеницам дубовой листовёртки

Дубы обладают арсеналом способов контроля вредителей. В ходе эволюции некоторые черешчатые дубы (Quercus robur) развили способность выделять летучие сигнальные вещества при атаке дубовой зелёной листовёртки (Tortrix viridana), чьи гусеницы могут полностью объедать листву.

Эти химические вещества мешают самкам бабочек найти дерево-хозяина и отложить яйца. Однако это не единственная стратегия защиты. Листья дуба содержат разнообразные вторичные растительные соединения — фитохимикаты, которые не обязательны для дерева, но играют важную роль во взаимодействиях растение–насекомое. Некоторые из этих низкомолекулярных соединений могут буквально портить аппетит гусеницам и ухудшать их рост.

Исследователи из Тюненского института лесной генетики и из Helmholtz Munich детально изучили «полный пакет» этих химических веществ, образующихся в метаболизме деревьев — метаболом. Для этого они сравнили дубы, сильно страдающие от гусениц, с теми, которые относительно хорошо переносят заражение. Можно ли найти различия в метаболоме листьев между восприимчивыми и устойчивыми деревьями?

«Устойчивые дубы вкладывают больше ресурсов в синтез горьких полифенолов. В качестве антифидантов эти вещества затрудняют переваривание листьев гусеницами», — говорит доктор Хильке Шрёдер. Исследователи также изучили слюну и фекалии гусениц, чтобы понять, что происходит с компонентами листьев во время и после пищеварения.

Они обнаружили, что вторичные метаболиты растений (например, флавоноиды, группа, относящаяся к полифенолам) сохраняются дольше и не расщепляются так быстро, как соединения первичного метаболизма (например, углеводы). Кроме того, метаболические реакции указывают на разные пути деградации, используемые личинками для листьев устойчивых или восприимчивых дубов.

Также представляли интерес микроорганизмы в кишечнике насекомых (микробиом), поскольку кишечная флора играет решающую роль в пищеварении. Исследователи кормили дубовых листовёрток в течение нескольких поколений листьями либо только от восприимчивых, либо только от устойчивых дубов. Интересно, что состав микроорганизмов в кишечнике оставался относительно постоянным независимо от типа листьев, которыми питались гусеницы.

Это говорит о том, что кишечная флора относительно стабильна и мало адаптируется к доступной пище. Тем не менее, гусеницам дубовой листовёртки удавалось минимизировать неблагоприятные свойства защитных соединений растений — хотя и с более низкой скоростью роста и худшей физической формой.

Исследование опубликовано в журнале Functional Ecology.