Растения-хозяева передают сигналы тревоги через сеть паразита при атаке насекомых
Учёные из Куньминского института ботаники (Китай) и Института химической экологии Макса Планка (Йена) обнаружили, что паразитические растения рода Cuscuta (повилика) не только истощают питательные вещества растений-хозяев, но и служат важными «информационными посредниками» между соседними растениями при нападении насекомых.
Повилика — паразитическая лиана, которая быстро растёт, обвивая растения-хозяев и внедряя в их стебли гаустории (специальный орган, похожий на корни). Виноградные лозы повилики часто соединяют разные растения-хозяева в сеть. Если любое растение в сети подвергается атаке насекомых-вредителей, у неатакованных соседних растений активируется экспрессия защитных генов. Растения приходят в состояние готовности и становятся более устойчивыми к врагам.
Паразит с различными хозяевами
В сельском хозяйстве повилика наносит значительный экономический ущерб. В Китае её паразитирование приводит к большим потерям урожая сои. Поэтому для экспериментов использовали растения сои, а также резуховидку Таля, табак и дикий томат, попарно или группами соединённые паразитом. Для индукции защитных реакций на растения помещали гусениц Spodoptera litura — всемирного сельскохозяйственного вредителя.
Анализ транскриптома (всех активных генов в листьях растений, соединённых повиликой) с помощью РНК-секвенирования показал, что растение, повреждённое насекомыми, может передавать защитные сигналы через «мостики» повилики соседним растениям.
«Передача сигналов была выявлена по серьёзным изменениям в транскриптомах атакованных листьев, а также неатакованных листьев того же растения и — что наиболее важно — соседних растений», — объясняет первый автор Кристиан Хеттенхаузен.
Особенно важную роль в системной передаче сигналов, опосредованной повиликой, играет растительный гормон жасмоновая кислота. После повреждения насекомыми защитные сигналы быстро распространялись от растения к растению через сеть повилики, даже на большие расстояния. Сигналы тревоги передавались даже между разными видами растений.
В будущем исследователи планируют изучить передачу сигналов, вызванных другими типами вредителей (например, сосущими насекомыми, такими как тля), и идентифицировать вещества, ответственные за эту передачу.
«Экологические взаимодействия в природе чрезвычайно сложны. Паразит крадёт ценные питательные вещества у своего хозяина, но в то же время служит важным звеном для предупреждения соседей. Является ли это предупреждение в конечном счёте бескорыстным, потребует дальнейших исследований», — резюмирует Ян Болдуин.