Как выяснилось, не только дикие родственники томата обладают способностью противостоять атаке опасного вредителя.
Томатная минирующая моль, Phthorimaea absoluta, крайне разрушительный инвазивный вредитель, представляет значительную угрозу для производства помидоров во всем мире. Изучение альтернативных методов контроля, таких как устойчивость растений-хозяев, может способствовать снижению зависимости от инсектицидов и продвижению устойчивых методов комплексной борьбы с вредителями. Таким образом, выявление новых устойчивых к P. absoluta сортов томатов и потенциальных диких источников для программ разведения остается обязательным.
Коэволюция растений и травоядных привела к развитию сильных защитных систем у растений, чтобы препятствовать атакам травоядных или разрабатывать стратегии устойчивости.
Растения-хозяева демонстрируют прямые и косвенные защитные механизмы в ответ на травоядных насекомых. Прямая защита выражается в физических барьерах (например, трихомы, шипики, восковые кутикулы, склерофиллия) и вторичном метаболизме для производства вторичных соединений растений (например, токсинов), которые могут вырабатываться конститутивно или вызываться повреждением насекомыми.
Косвенная защита в основном происходит после атак насекомых (яйцекладка или травоядность) с образованием летучих веществ, которые привлекают и/или задерживают естественных врагов травоядных.
Эти прямые и косвенные защитные механизмы способствуют устойчивости культур к травоядным, сдерживая поведение вредителей при посадке, предотвращая прикрепление и питание, снижая пригодность растений или предупреждая и активируя защиту соседних растений, а также привлекая естественных врагов целевых вредителей. Эффекты прямых и косвенных защитных механизмов оказывают сильное влияние на жизнеспособность растений и обеспечивают длительную устойчивость к широкому спектру насекомых-травоядных.
Томатная минирующая моль, родом из Южной Америки, является одним из самых разрушительных насекомых, которые угрожают производству томатов во всем мире.
Вредитель может повредить любую надземную часть растений томата, включая листья, стебли и плоды, и недавно было сообщено, что он горизонтально передает вирус коричневой морщинистости плодов томата здоровым растениям томата. Личинки преимущественно питаются мезофильными тканями листьев, что снижает их фотосинтетическую способность и приводит к снижению урожайности и качества плодов. Синтетические пестициды были приняты в качестве экстренного ответа, но скрытый способ питания личинок, высокие затраты, развитие резистентности и негативное воздействие на окружающую среду и здоровье человека делают этот метод неустойчивым.
В связи с этим эксперты Научно-исследовательского отдела агроэкологии и окружающей среды в Agroscope, Цюрих, Швейцария оценили влияние 19 генотипов томатов, включая 16 одомашненных сортов и три диких вида томатов, на выход яйцекладок самок P. absoluta, а также на личиночную производительность в условиях отсутствия выбора с использованием отделенных листьев. Они также охарактеризовали и количественно оценили железистые и нежелезистые трихомы (волосоподобных структур на поверхности растений), исследуя их потенциальную корреляцию с реакцией P. absoluta на растения томатов.
Как и ожидалось, дикие виды томатов – перуанские эндемики Solanum arcanum и S. Neorickii доказали свою способность противостоять атакам и развитию моли. Интересно, что этими же свойствами обладал коммерческий гибрид помидора Corona F1. Как и дикие родственники, одомашненный помидор значительно ухудшал развитие личинок.
В частности, упомянутые генотипы привели к меньшему количеству откладываемых самками моли яиц и ограничили площадь листочков, потребляемых личинками. Следовательно, личинки, которые питались этими растениями, имели самый низкий вес как на стадии куколок мужского, так и женского пола. Следовательно, эти генотипы могут быть ценными источниками для селекционных программ, направленных на разработку устойчивых к P. absoluta растений томата.
В ходе исследования был установлен еще один факт: все растения томата показали более высокую распространенность нежелезистых трихом по сравнению с железистыми трихомами, за исключением S. arcanum, у которого было большее количество железистых трихом. При этом, хотя более высокая плотность трихом связана с более длительным размещением личинок на листочках, в случае с S. аrcanum самки неохотно откладывали яйца. По словам ученых, это говорит о том, что факторы, отличные от плотности трихом, могут играть более существенную роль в сдерживании откладывания яиц P. absoluta.
В заключение, текущее исследование выделяет конкретные генотипы томатов, которые проявляют признаки устойчивости к P. absoluta, тем самым предлагая потенциальные альтернативы химическим инсектицидам. Более того, исследование подчеркивает важность понимания основных механизмов защиты растений для эффективного использования этих признаков в селекции сельскохозяйственных культур. Выявляя и включая эти признаки устойчивости в новые сорта томатов, можно снизить зависимость от химических веществ и способствовать устойчивому сельскому хозяйству.
Источник: Agroscope, Research Division Agroecology and Environment. Авторы: Айомид Джозеф Занну, Йорг Ромейс, Яна Коллатц.
Заглавное фото: Лукьянов Дмитрий, AgroXXI.ru.