Борьба с мировым голодом: исследователи используют ядерные методы для изучения устойчивости кукурузы к вредителям

Для поддержания прогнозируемого населения Земли в 9 миллиардов человек к 2050 году жизненно важно выводить устойчивые к вредителям сорта кукурузы. Исследователи из Университета Миссури с помощью передовых ядерных методов определили механизмы, которые растения кукурузы используют для борьбы с западным кукурузным жуком — основным вредителем, угрожающим этой важной продовольственной культуре.

• Проблема: Личинки западного кукурузного жука питаются корневой системой, что нарушает поглощение воды и питательных веществ, а в тяжелых случаях приводит к полеганию растений.
• Метод: Международная команда ученых использовала радиоизотопы для отслеживания движения основных питательных веществ и гормонов в живых растениях кукурузы, как здоровых, так и зараженных вредителем.
• Ключевой гормон: Исследователи сосредоточились на ауксине — мощном растительном гормоне, стимулирующем рост корней. С помощью радиоактивной метки и позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) они в реальном времени наблюдали за движением ауксина в корнях.
• Важная аминокислота: Также был помечен радиоактивной меткой глутамин — аминокислота, важная для контроля химии ауксина.
• Результаты: Исследование показало, что ауксин строго регулируется на уровне корневой ткани, где питаются личинки. Биосинтез ауксина, жизненно важный для регенерации корней, зависит от высокоспецифичных биохимических путей, на которые влияет вредитель и которые запускаются метаболизмом глутамина.
• Вывод и перспектива: Наблюдения позволяют предположить, что улучшение утилизации глутамина может стать отправной точкой для программ селекции или создания устойчивой к жуку кукурузы для растущего населения планеты.

Исследование «Dynamic Precision Phenotyping Reveals Mechanism of Crop Tolerance to Root Herbivory» опубликовано в журнале Plant Physiology. Работа выполнена с использованием возможностей Исследовательского реактора Университета Миссури (MURR).