Согласно исследованию Мичиганского университета, растения ипомеи, способные противостоять воздействию глифосата, также устойчивы к повреждениям листогрызущими насекомыми.
Исследователи также обнаружили обратное: растения, обработанные и восприимчивые к глифосату, активному ингредиенту гербицида «Раундап» (RoundUp), более восприимчивы к повреждению насекомыми. Это говорит о том, что глифосат, гербицид, который люди ввели в окружающую среду, может нарушить совместную эволюцию растений и их травоядных насекомых, сообщается в релизе университета. Результаты опубликованы в журнале New Phytologist.
«Когда люди думают о гербицидах и изучают их воздействие на растения, они думают об устойчивости к гербицидам. Устойчивость - это большая проблема, - говорит ведущий автор статьи Грейс Чжан, докторант Мичиганского университета, работающая с Региной Бауком, профессором кафедры экологии и эволюционной биологии. - Но помимо этого, у нас нет четкого представления о том, как гербициды влияют на эволюцию растений в целом, а также о том, как они могут повлиять на взаимодействие растений с другими объектами в окружающей среде».
Чтобы изучить воздействие глифосата на Ipomoea purpurea - обыкновенную ипомею - Чжан посадила 1600 растений ипомеи в ботаническом саду Маттеи Мичиганского университета. Она опрыскала половину растений глифосатом, затем записала характеристики роста.
Эти признаки включали количество повреждений, нанесенных растениям глифосатом. Чжан также зафиксировала повреждения насекомыми как обработанных, так и контрольных растений, отметив динамику, когда травоядные насекомые прогрызали отверстия в центре листьев, на краях листьев или соскребали клетки с поверхности листьев.
Чжан обнаружила, что глифосат повлиял на характер повреждений от травоядных. С одной стороны, растения, обработанные глифосатом, получили больше повреждений от насекомых по сравнению с контрольными растениями. У растений, обработанных глифосатом, было больше отверстий, прогрызенных в листьях, а также больше покусов, сделанных по краю листьев. Однако доля листьев, которые показали поверхностное питание, была намного ниже.
Примеры повреждений, вызванных жеванием (a) через отверстие, (b) через край и (c) через поверхность, обведены оранжевым цветом. (d), (e) и (f) — примеры обработанных листьев, лишенных ткани из-за поедания насекомыми: у неустойчивой ипомеи - зеленые круги и красные – у устойчивой. Авторы: Грейс Чжан, Регина Бауком, Мичиганский университет.
Подводя итог, ученые были удивлены, обнаружив, что растения, устойчивые к глифосату, меньше повреждаются насекомыми с точки зрения питания, а растения, восприимчивые к глифосату, больше.
Исследователи также измерили приспособленность растения или вероятность того, что оно даст семена. Они обнаружили, что существует положительный отбор, действующий на устойчивость к глифосату: то есть растения, которые более устойчивы к глифосату, как правило, лучше приспособлены и с большей вероятностью дадут семена, чем те, которые не являются таковыми.
«Это действительно интересно, потому что подразумевается, что существует причинно-следственная связь между устойчивостью к глифосату и устойчивостью к травоядным насекомым, - пояснила Чжан. - Возможно, более высокие уровни устойчивости к травоядным будут превалировать, когда дело дойдет до положительного отбора».
Чжан и Бауком не знают, почему растения, устойчивые к глифосату, также устойчивы к повреждению насекомыми, но у них есть некоторые догадки. Как известно, глифосат действует, атакуя так называемый шикиматный путь в растениях.
Путь шикимата - это метаболический процесс, ответственный за производство хоризмата, предшественника ароматических аминокислот, таких как триптофан и фенилаланин. Салициловая кислота, горькое соединение, из которого получают аспирин, также является продуктом пути шикимата. Растения используют эти соединения в качестве защиты от травоядных. Глифосат останавливает выработку хоризмата у неустойчивых растений, что останавливает каскад защиты от травоядных.
Что касается растений, устойчивых к глифосату, то ученые предполагают, что некоторые такие растения ипомеи могут иметь несколько генов, работающих вместе, чтобы сформировать пути детоксикации, которые могут отводить глифосат. Детоксикация гербицида позволяет растению производить молекулу-предшественника, хоризмат, отвечающую за защиту от насекомых. Ученые планируют изучить это направление исследований в будущих работах.
«Исследования в прошлом обычно рассматривали эволюцию устойчивости к гербицидам у этих растений или то, как применение гербицида непосредственно к конкретным насекомым повлияет на них. Но они на самом деле не рассматривали этот вопрос с более широкого уровня сообщества: как гербицид действует как разрушитель на уровне этого сообщества. Вот на чем мы действительно хотели сосредоточиться: как этот новый агент, созданный человеком, влияет на очень естественные, давние отношения между растениями и их насекомыми?» - заключила Чжан.
Источник: University of Michigan.
На заглавном фото вы видите, что цветы ипомеи деформированы, а листья слегка сморщены после обработки глифосатом, активным ингредиентом гербицида RoundUp. Автор фото: Грейс Чжан, Мичиганский университет.