Томатная минирующая моль (Tuta absoluta) признана крайне опасным вредителем, поражающим растения семейства пасленовых, особенно томаты, где заражение может привести к полной потере урожая. Быстрое распространение и растущая устойчивость к химическим инсектицидам подчеркивают острую необходимость в инновационных, экологически безопасных стратегиях борьбы при помощи биоинсектицидов.
Томатная минирующая моль (Tuta absoluta) — одна из главных глобальных угроз для продовольственной безопасности. Этот южноамериканский чешуекрылый вредитель за считанные годы колонизировал пасленовые плантации по всему миру. Его личинки выгрызают внутренние ткани листьев и плодов (так называемые «мины»), полностью уничтожая до ста процентов урожая.
Ситуация усугубляется тем, что популяции моли демонстрируют рост устойчивости к синтетическим инсектицидам. Пытаясь спасти урожай, фермеры вынуждены постоянно увеличивать дозировки агрохимии, что имеет экологические риски.
В поисках решения международная группа ученых обратилась к эволюционным механизмам химической защиты растений, исследовав потенциал видов рода Salvia (Шалфей). Результаты, опубликованные в недавнем исследовании, открывают принципиально новый путь в экологической защите растений.
Исследователи сфокусировались на изучении биоактивности поверхностных экстрактов четырех видов шалфея: S. buchananii, S. corrugata, S. namaensis и редкого перуанского эндемика S. discolor (шалфей темно-бурый).
С помощью метода масс-спектрометрии в сочетании с жидкостной хроматографией (LC–MS анализ) ученые расшифровали сложнейший химический налет на листьях этих растений.
Оказалось, что они синтезируют уникальный комплекс вторичных метаболитов: дитерпеноиды, тритерпеноиды и специфические флавоноиды. Это естественный оборонительный арсенал, который растения оттачивали миллионы лет для защиты от фитофагов.
В ходе первичного скрининга исследователи применили стандартный биотест с погружением листьев томата в растворы экстрактов.
В то время как три вида шалфея показали умеренную эффективность, экстракт Salvia discolor продемонстрировал выдающиеся инсектицидные результаты при базовой концентрации. Более того, при последующих тестах с уменьшением дозировки ученые зафиксировали высокие показатели полулетальной концентрации (LC50 составила всего 0,12 мг/мл) и индекса ингибирования питания (FI50 равен 0,13 мг/мл). Это означает, что вещество работает в малых дозах.
Интересным научным открытием стал сам механизм действия перуанского шалфея. Большинство коммерческих агрохимических инсектицидов на рынке являются нейротоксинами — они блокируют фермент ацетилхолинэстеразу (АХЭ) в синапсах насекомых, вызывая судороги и гибель. Экстракт S. discolor показал слабое ингибирование АХЭ.
Ученые поняли, что имеют дело не с нервным параличом. Этот растительный экстракт работает как абсолютный блокиратор пищевого поведения (антифидант). Попадая в организм личинки с первым же укусом, молекулярный комплекс шалфея полностью отключает вкусовые рецепторы и блокирует сигналы голода в кишечнике насекомого. Личинка теряет способность распознавать томат как пищу. Она физически не может продолжать питаться, останавливается в развитии и погибает от глубокого истощения, не успев нанести вред кусту.
Такой избирательный подход делает экстракт Salvia discolor идеальным кандидатом для создания биоинсектицидов нового поколения. Он не накапливается в плодах и не вызывает быстрого привыкания у вредителей, так как бьет по пищевым инстинктам, а не по нервной системе. Сейчас биологи переходят к финальной стадии исследований — оценке воздействия этого ботанического агента на полезных энтомофагов (пчел и хищных клопов). Если безопасность подтвердится, мировая агрономия получит мощнейшее экологически чистое оружие против одного из самых опасных инвазивных видов на планете.