Растения используют циркадные ритмы для подготовки к атакам насекомых

Исследование молекулярных основ устойчивости растений к вредителям, проведённое биологами Университета Райса, показало, что растения не только предвосхищают дневные набеги голодных насекомых, но и проводят сложную подготовку для защиты.

Учёные давно знали, что растения обладают внутренними часами. В последние годы исследования с использованием генетических инструментов выявили, что циркадным циклом регулируется активность до трети генов Arabidopsis thaliana. Было обнаружено, что некоторые из этих генов также связаны с реакцией на повреждения.

Чтобы проверить гипотезу о том, что эти гены позволяют растениям предвидеть атаки насекомых, был поставлен эксперимент. Циркадные ритмы растений Arabidopsis и гусениц капустной совки синхронизировали с 12-часовым световым циклом. Половину растений поместили с гусеницами, чьи внутренние часы совпадали с режимом растений (день-ночь), а другую половину — с гусеницами, чьи часы были сдвинуты по фазе.

Результаты были поразительными: растения, чьи часы совпадали с ритмом насекомых, оказались относительно устойчивы, тогда как растения с рассинхронизированными ритмами были практически уничтожены вредителями.

Дальнейшие эксперименты показали механизм этой защиты. Растения используют свои циркадные часы для увеличения выработки гормона жасмоната в дневное время, когда такие насекомые, как капустная совка, наиболее активны. Жасмонаты регулируют производство метаболитов, которые нарушают пищеварение насекомых. Также было обнаружено, что внутренние часы регулируют выработку других химических защитных соединений, включая те, что защищают от бактериальных инфекций.

Поскольку жасмонатные защитные механизмы есть практически у всех растений (томаты, рис, кукуруза), понимание их регуляции может объяснить, почему одни вредители наносят больший ущерб, чем другие, и предложить новые стратегии для повышения устойчивости к насекомым.