Восстановление природного корневого сигнала помогает бороться с главным вредителем кукурузы
Совместный проект исследователей из Института химической экологии Макса Планка и Университета Невшателя (Швейцария) с участием коллег из Мюнхена и США позволил впервые успешно модифицировать сельскохозяйственную культуру для выделения сигнала, привлекающего полезные организмы.
Генетическая трансформация растений кукурузы привела к выделению их корнями природного активного вещества (E)-бета-кариофиллена (EβC). Это вещество привлекает нематод, которые атакуют и убивают личинок западного кукурузного жука (Diabrotica virgifera virgifera) — прожорливого корневого вредителя. В полевых испытаниях усиленное привлечение нематод привело к уменьшению повреждения корней и значительному сокращению числа выживших жуков.
Западный кукурузный жук — самый разрушительный вредитель кукурузы в США, наносящий огромный финансовый ущерб. Его личинки питаются корневыми волосками и проникают в корни, что приводит к снижению поглощения воды и питательных веществ, а в тяжелых случаях — к полеганию растений.
Четырьмя годами ранее исследователи обнаружили, что корни кукурузы, атакованные жуком, выделяют EβC для привлечения защитных нематод. Однако оказалось, что в результате десятилетий селекции большинство североамериканских сортов кукурузы утратили способность выделять EβC и привлекать нематод.
Ученые решили восстановить этот сигнал у сорта, который его не выделяет. Йорг Дегенхардт с помощью Моники Фрей из Мюнхенского технического университета трансформировал линию кукурузы, не производящую EβC, с помощью гена, кодирующего фермент, генерирующий EβC. Это привело к постоянному выделению вещества.
Затем группа Теда Терлингса из Невшателя под руководством Брюса Хиббарда из Министерства сельского хозяйства США провела полевые испытания трансгенных растений в Миссури.
Результаты испытаний:
- В рядах с растениями, производящими EβC, повреждение корней было значительно меньше.
- Появление жуков Diabrotica сократилось на 60% по сравнению с рядами с нетрансформированной кукурузой.
- Эффективность такого контроля приближается к эффективности обычных синтетических инсектицидов.
- Лабораторные исследования подтвердили, что трансгенные растения привлекают значительно больше нематод.
"Использование этой непрямой защиты — привлекательная стратегия для повышения устойчивости растений к вредителям и сокращения использования химических пестицидов", — говорит Йорг Дегенхардт.
Исследователи подчеркивают, что использованные трансгенные растения не имеют коммерческой ценности, а эксперименты служили лишь доказательством принципа: выделение EβC помогает защитить растения от подземной инвазии.
Признак EβC присутствует в других, в основном европейских, сортах кукурузы, а также у видов-предшественников. Его можно вернуть в дефицитные растения с помощью традиционной селекции. Однако генная инженерия может быть быстрее и позволит избежать потери других важных признаков.
Дальнейшие эксперименты будут направлены на определение наиболее эффективного способа применения нематод и их реакции на EβC. На этот подход уже подана патентная заявка.
Источник: Институт химической экологии Макса Планка