Как вредитель использует стратегию питания своего растения-хозяина

Кукуруза выделяет в почву вторичные метаболиты — бензоксазиноиды, которые связывают железо, облегчая его поглощение растением. Западный кукурузный жук-диабротика (Diabrotica virgifera), самый экономически значимый вредитель кукурузы в мире, привлекается этими комплексами, извлекает из них железо и использует его для собственного питания. Это объясняет необычайный успех вредителя. Исследование опубликовано в журнале Science.

Западный кукурузный жук наносит ущерб более $2 млрд ежегодно. Он устойчив ко многим методам борьбы и к естественным защитным механизмам кукурузы. Ранее было показано, что личинки жука устойчивы к бензоксазиноидам и даже привлекаются ими.

Поглощение железа: ахиллесова пята кукурузы

Корни молодых растений выделяют бензоксазиноиды, которые связывают железо в почве, образуя комплексы. Эти комплексы повышают доступность железа для растения и улучшают его рост. Однако личинки жука используют те же самые комплексы железа с бензоксазиноидами в качестве сигнала для нахождения питательных корней кукурузы и поглощают их.

«Кукурузный жук выработал умную стратегию эксплуатации способности растения-хозяина делать железо биологически доступным. К сожалению, это позволяет насекомому серьёзно повреждать растения», — говорит Кристель Робер.

Это создает дилемму для селекционеров: сокращение выброса бензоксазиноидов ослабит защиту от жука, но также подорвет способность растения поглощать железо. Понимание механизма привлечения жука открывает возможности для поиска путей снижения ущерба, например, с помощью железных комплексов как аттрактантов для отвлечения вредителя.

Результаты подчеркивают сложность для растения, когда вредитель преодолевает защиту. Бензоксазиноиды выполняют как защитную, так и питательную функцию, поэтому растению трудно просто перестать их производить.

«Задача — выращивать растения кукурузы, которые лучше защищены от самого разрушительного вредителя, без ущерба для питания железом», — говорит Джонатан Гершензон из Института химической экологии Макса Планка.

Для идентификации конкретного бензоксазиноида, образующего привлекающий комплекс с железом, были использованы генетически модифицированные линии кукурузы с отключенными этапами биосинтеза этих соединений.

Способность жука воспринимать железные комплексы важна для понимания пищевых цепей.

«Многие важные микроэлементы в природе связаны с органическими молекулами. Мы ожидаем, что и другие высшие организмы способны воспринимать биодоступные формы микроэлементов и поглощать их для улучшения питания», — говорит Маттиас Эрб.