Растения табака с дефицитом жасмонатов привлекают травоядных млекопитающих

Дикий табак (Nicotiana attenuata) производит мощное нейротоксичное вещество — никотин. Его выработка регулируется растительными гормонами жасмонатами. Учёные из Института химической экологии Общества Макса Планка (Йена, Германия), Бернского университета (Швейцария) и Университета штата Вашингтон (США) показали важность жасмонат-зависимого производства никотина для выживания растений табака, подвергающихся атакам млекопитающих.

Атака млекопитающих наносит растениям более серьёзный ущерб, чем атака насекомых

В ходе полевых экспериментов в естественной среде обитания табака (заповедник Lytle Ranch, Юта, США) исследователи использовали генетически модифицированные растения с "замолчанным" геном, что нарушало их способность производить жасмонаты (растения irAOC). Анализ повреждений показал:

• Повреждения как от насекомых, так и от млекопитающих у растений irAOC были больше, чем у растений дикого типа.
• Только повреждения, нанесённые млекопитающими, негативно влияли на производство цветков и, следовательно, семян — ключевой показатель репродуктивной способности (приспособленности) растения.
• В отличие от насекомых, млекопитающие (например, кролики) предпочитают обгладывать стебли растений, что нарушает их жизненно важные транспортные и запасающие функции.

Химия растений табака влияет на пищевые предпочтения мелких млекопитающих

Поскольку растения с дефицитом жасмонатов производили значительно меньше защитных веществ, особенно никотина в листьях и стеблях, учёные проверили, определяет ли никотин предпочтения млекопитающих.

• В эксперименте с горными кроликами (Sylvilagus nuttallii) животным предлагали гранулы из сушёных растений дикого типа, растений irAOC и люцерны (их любимой пищи).
• За 24 часа кролики быстро съели гранулы из растений irAOC и люцерны, но практически не тронули гранулы из растений дикого типа.
• Гипотеза подтвердилась: когда к гранулам из растений irAOC добавляли никотин, кролики отказывались от них.

"Мы ожидали, что кролики сначала съедят все контрольные гранулы [люцерны], но вместо этого они чередовали их потребление с гранулами, содержащими растения табака с дефицитом жасмонатов. Это говорит о том, что кроликам что-то нужно было в Nicotiana attenuata, но им приходилось разбавлять токсины в этих растениях, чтобы получить это", — объясняет Марк МакКлюр.

Новый взгляд на роль млекопитающих в защитных синдромах растений

Исследование, опубликованное в журнале eLife, показывает, что защитные механизмы растений могли эволюционировать не только в ответ на взаимодействие с насекомыми, но и с травоядными млекопитающими.

"Мы были абсолютно поражены тем, насколько велико негативное влияние травоядных млекопитающих на приспособленность растений, когда у растений дефицит жасмонатов", — говорит первый автор работы Рикардо Мачадо.

"Если мы хотим понять, как эволюционировали защитные механизмы растений и как растения выживают в природе, нам необходимо изучать влияние всего сообщества травоядных, включая как насекомых, так и позвоночных", — резюмирует руководитель исследования Маттиас Эрб.