Как вирусы риса манипулируют защитой растений, чтобы защитить насекомых-переносчиков

Насекомые-цикадки не только питаются рисом, но и служат переносчиками вирусов, наносящих огромный ущерб урожаю. Их устойчивая способность избегать естественных врагов не случайна — она усиливается вирусами, которые они переносят.

Исследование под руководством профессора Чжан Сяомина из Института зоологии Китайской академии наук (CAS) в сотрудничестве с группой профессора Яна Т. Болдуина из CAS показало новую экологическую стратегию.

Вирусы риса активно манипулируют защитными путями растений, чтобы защитить своих насекомых-переносчиков, а не просто «путешествуют» внутри них. Это открытие меняет понимание взаимодействий «растение–вирус–насекомое–паразитоид» и даёт новые идеи для устойчивой борьбы с вредителями и патогенами.

Результаты опубликованы в Science Advances.

Как растения риса защищаются

В норме рис, атакованный цикадками, выделяет летучий органический соединение — метилсалицилат (MeSA). Это химический сигнал тревоги.

MeSA не только отпугивает насекомых-вредителей, но и привлекает их естественных врагов, например, паразитоидных ос. Эти осы откладывают яйца внутрь яиц вредителей, подавляя их популяцию. Это критическая линия косвенной защиты растения.

Как вирусы нарушают защиту

Однако вирусы, переносимые насекомыми (например, вирус полосатой мозаики риса), могут нарушить эту систему. С помощью своего белка NS2 они подавляют биосинтез MeSA, «заглушая» сигнал тревоги растения.

В результате паразитоидные осы не привлекаются, а насекомые-переносчики вируса получают эффективную защиту. Создаётся самоподкрепляющийся цикл: вирусы защищают своих переносчиков, а те, в свою очередь, способствуют распространению вируса.

Восстановление экологического баланса

Чтобы разорвать этот цикл, исследователи провели масштабные полевые эксперименты в течение двух лет в Цзюйжуне, провинция Цзянсу. Разместив в рисовых полях диспенсеры с медленным высвобождением MeSA, они восстановили нарушенную сигнализацию растений.

Результаты показали, что численность паразитоидных ос значительно возросла, популяция вредителей снизилась, а уровень заражённости яиц паразитами вырос примерно с 40% на заражённых вирусом полях до более 60% — достигнув уровня, наблюдаемого на свободных от вируса полях. При этом передача вируса была эффективно подавлена.

Поскольку MeSA — это естественный метаболит риса, данная стратегия экологически безопасна, не вызывает химического загрязнения и вряд ли вызовет резистентность. Вместо полного уничтожения вредителей она восстанавливает нарушенные экологические взаимодействия и реактивирует естественные механизмы контроля.