Кукуруза использует летучий газ для защиты от вредителей на плотных полях
При чрезмерной скученности на полях растения кукурузы подают друг другу сигнал для усиления защитных механизмов. Исследовательская группа под руководством Дуншэна Го из Чжэцзянского университета обнаружила, что в условиях скученности растения кукурузы выделяют в воздух летучий газ линалоол. Попадая к соседним растениям, этот газ запускает защитную реакцию в их корнях.
Хотя плотная посадка может увеличить урожай, она также повышает риск распространения патогенов и вредителей, таких как гусеницы и африканский стеблевой кукурузный мотылёк. В таких условиях кукуруза не остаётся пассивной. Было известно, что растения могут менять форму при скученности (например, вытягиваться для получения больше света), но об их иммунном ответе было известно меньше.
Исследователи сообщают, что на плотных полях линалоол действует как сигнал тревоги, заставляя корни соседних растений увеличивать выработку жасмонатов и других гормонов. Это, в свою очередь, приводит к усиленному выделению бензоксазиноидов в почву вокруг корней.
Этот класс химических защитных соединений изменяет бактериальный состав почвы, защищая растения от вредителей. Реакция происходит быстро: усиление защиты от гусениц наблюдалось уже через три дня роста в условиях высокой плотности.
Однако, как отмечают исследователи по результатам полевых исследований, у этого механизма есть обратная сторона. Усиление защиты происходит за счёт замедления роста, так как растения направляют больше ресурсов на оборону, а не на развитие.
Учёные также показали, что почва, модифицированная плотно посаженной кукурузой, обеспечивает долговременную защиту для новых посевов даже от других вредителей. Последующие посадки были защищены от нематод и других патогенов, а не только от насекомых. Это говорит о том, что защитная готовность кукурузы сохраняется в почве долгое время после сбора урожая.
Значение для продовольственной безопасности
Исследование имеет очевидную пользу для будущего сельского хозяйства, как отмечают авторы в статье, опубликованной в журнале Science: «Использование этого естественного защитного пути через селекцию, микробные инокулянты или синтетическую биологию может позволить создавать более устойчивые культуры, требующие меньше химических средств защиты».
Кукуруза является основным продуктом питания для миллионов людей в мире, поэтому понимание её защитных механизмов чрезвычайно важно. Более широкий смысл этого исследования заключается в том, что оно может помочь решить задачу обеспечения продовольствием растущего населения планеты при минимизации использования пестицидов и связанного с ними воздействия на окружающую среду.
Комментарий к исследованию также был опубликован в Science.