Расшифровка защитных механизмов кукурузы для повышения устойчивости к вредителям

Более ясная картина биохимических реакций кукурузы на атаки насекомых и грибков формируется благодаря исследованиям Министерства сельского хозяйства США (USDA) в Гейнсвилле, Флорида.

С одной стороны, исследователи идентифицировали защитные соединения — зеалексины и кауралексины, — которые быстро накапливаются в местах грибковой инфекции, препятствуя дальнейшему распространению микробов.

С другой стороны, учёные обнаружили новый белковый сигнал в кукурузе, названный ZmPep1, который предупреждает растение о грибковых захватчиках и помогает мобилизовать своевременную контратаку.

В совокупности эти открытия значительно дополняют существующие знания о механизмах реакции кукурузы на стресс и создают основу для новых подходов к повышению устойчивости зерновой культуры к насекомым и болезням.

Результаты были недавно опубликованы в журналах Plant Physiology и The Proceedings of the National Academy of Sciences.

Зеалексины и кауралексины производны от летучих органических соединений-предшественников, известных как сесквитерпены и дитерпены. Терпены широко изучались в растениях, включая такие культуры, как хлопок и томаты. Однако многие учёные сосредотачивались на продукции и функции терпенов в ответ на питание насекомых на листьях, а не на том, что происходит после атаки на стебель.

Учёные USDA ARS совместно с химиком из Университета Флориды Джеймсом Рокка идентифицировали соединения, используя методы ядерного магнитного резонанса.

В экспериментах физиологически релевантные количества вновь открытого класса фитоалексинов — кауралексинов — ингибировали рост возбудителя антракнозной стеблевой гнили (Colletotrichum graminicola) на 90%. Аналогично зеалексины ингибировали рост продуцирующего афлатоксин гриба Aspergillus flavus на 80%. Эти патогены кукурузы вызывают значительные потери урожая и проблемы с загрязнением микотоксинами для фермеров США.

Лабораторные эксперименты также показали, что личинки кукурузного мотылька избегали питания тканями стебля, где накопились кауралексины.