Вирус привлекает шмелей к заражённым растениям, меняя их запах

Учёные из Кембриджского университета обнаружили, что вирус огуречной мозаики (CMV) изменяет экспрессию генов у заражённых томатов, что приводит к изменению летучих химических соединений — запаха, который выделяют растения. Пчёлы чувствуют эти тонкие изменения, и эксперименты в теплице показали, что шмели предпочитают заражённые растения здоровым.

Учёные считают, что вирус, косвенно манипулируя поведением пчёл для улучшения опыления заражённых растений через изменение их запаха, фактически «расплачивается» со своим хозяином. Это также может быть выгодно самому вирусу: помогая распространять пыльцу восприимчивых к инфекции растений, он снижает вероятность появления устойчивых к вирусу штаммов растений.

Авторы нового исследования, опубликованного в журнале PLOS Pathogens, считают, что понимание запахов, привлекающих пчёл, и их искусственное воспроизведение с помощью аналогичных химических смесей может позволить фермерам защитить или даже повысить урожайность культур, опыляемых пчёлами.

CMV передаётся тлями — пчёлы его не переносят. Это один из самых распространённых патогенов, поражающих томаты, приводящий к низкорослым растениям с невкусными плодами и серьёзным потерям урожая.

Учёные были удивлены, что пчёлы предпочитали запах заражённых вирусом растений. Моделирование показало, что если в природе опылители предпочитают больные растения, это может блокировать естественный отбор на устойчивость к болезням. Вирус «вознаграждает» восприимчивые к болезни растения и одновременно создаёт новых хозяев для заражения, чтобы не вымереть. Это пример так называемого симбиотического мутуализма.

Результаты также раскрывают новый уровень сложности в эволюционной «гонке вооружений» между растениями и вирусами. В некоторых случаях следует рассматривать вирусы в более позитивном ключе.

Растения выделяют летучие органические соединения, участвующие в создании запаха, чтобы привлекать опылителей и отпугивать травоядных животных и микробов.

Исследователи выращивали растения в отдельных контейнерах и собирали воздух с эмиссиями от заражённых CMV растений, а также от контрольных растений. С помощью масс-спектрометрии они увидели изменения в эмиссиях, вызванные вирусом. Они также обнаружили, что шмели чувствуют эти изменения. В небольшой «лётной арене» в Ботаническом саду пчёлы последовательно направлялись сначала к заражённым растениям и проводили у них больше времени.

Анализ показал, что вирус производит фактор 2b, который перепрограммирует генетическую экспрессию в растениях томата и вызывает изменение запаха.

Математическое моделирование показало, как предвзятость опылителей в пользу заражённых растений может приводить к сохранению генов восприимчивости к болезням в популяциях растений на протяжении чрезвычайно большого числа поколений.

Результаты лягут в основу нового сотрудничества с Королевским садоводческим обществом, целью которого является увеличение услуг опылителей для культурных растений.