Вирус манипулирует растениями, чтобы помочь своему переносчику

Вирус, вызывающий жёлтую карликовость ячменя — самое распространённое заболевание злаковых культур, — манипулирует растением-хозяином и насекомым-переносчиком, чтобы повысить собственные шансы на выживание. Исследователи обнаружили, что вирус повышает температуру растений-хозяев и одновременно увеличивает термоустойчивость тлей-переносчиков. Это создаёт на растениях зоны, где тли могут питаться, не конкурируя с другими насекомыми. Результаты могут иметь значение для здоровья сельскохозяйственных культур в условиях глобального потепления.

«Влияние вирусов на термобиологию переносчиков может представлять особый интерес в свете глобальных климатических изменений», — сказала Митци Поррас, постдокторант Университета штата Пенсильвания.

Эксперимент с вирусами и тлями

Для изучения влияния вируса жёлтой карликовости ячменя (BYDV) на термоустойчивость тлей команда использовала два штамма вируса и два вида тлей:

• BYDV-PAV, который переносится видом Rhopalosiphum padi.
• BYDV-RMV, который переносится более крупным конкурирующим видом Rhopalosiphum maidis.

Без конкуренции оба вида тлей предпочитали более прохладные нижние части стеблей, даже будучи заражёнными вирусом. Однако при совместном присутствии более мелкий вид R. padi перемещался на более тёплые верхние листья растений.

Повышенная термоустойчивость

Учёные оценили максимальную критическую температуру для каждого вида тлей, медленно повышая температуру, пока насекомые не переставали двигаться. Было обнаружено, что заражённый вирусом BYDV-PAV вид R. padi выдерживал более высокие температуры, чем незаражённые особи того же вида, а также более высокие температуры, чем вид R. maidis.

Дополнительный анализ показал, что при заражении вирусом у R. padi повышается экспрессия трёх генов белков теплового шока, что объясняет повышенную термоустойчивость.

«Эта повышенная термоустойчивость... позволила тлям занимать более высокие и тёплые регионы заражённых растений-хозяев, когда они были вытеснены из более прохладных зон конкуренцией с более крупным видом тлей, R. maidis», — пояснил профессор энтомологии Эдвин Раджотт.

Нагрев растения-хозяина

С помощью инфракрасной термографии команда изучила влияние вирусов на температуру растений пшеницы. Оказалось, что заражение штаммом BYDV-PAV повышало температуру поверхности стеблей и листьев на 2–3 °C. Аналогичного эффекта для штамма BYDV-RMV обнаружено не было.

Вывод

Исследование, опубликованное 4 марта в журнале Nature Communications, впервые показало, что вирусная инфекция может одновременно повышать температуру растения-хозяина и термоустойчивость переносчика. Эти изменения позволяют определённым тлям занимать более тёплые участки заражённых растений, избегая конкуренции, что повышает приспособленность переносчика и шансы вируса на передачу новым растениям.