Растения полагаются на свои токсины не только для защиты от гусениц, но и для регулирования механизмов защиты от тли
Команда ученых из Университета Берна в Швейцарии и Института химической экологии им. Макса Планка охарактеризовали многочисленные функции бензоксазиноидов в пшенице.
Токсичная форма этих веществ делает растение напрямую устойчивым к личинкам чешуекрылых, тогда как менее токсичная форма регулирует механизмы непрямой защиты от тли.
Ученые определили «переключение» между этими различными функциями как фермент метилтрансферазы, который активируется при кормлении гусениц. Этот переключатель позволяет растениям пшеницы адаптировать свою защитную реакцию к различным травоядным животным.
Сравнение с кукурузой показывает, что метилтрансфераза также регулирует защитные процессы в кукурузе от различных вредных насекомых. Тем не менее, два фермента в пшенице и кукурузе развивались независимо друг от друга. Исследование было опубликовано в декабре в журнале Science Advances.
В природе растения подвергаются воздействиям от множества врагов. В ответ на эти угрозы растения развили способность производить вторичные метаболиты, в функции которых входит предотвращение кормления травоядных животных. Растения могут использовать такие защитные вещества по-разному.
Команда исследователей во главе с Тобиасом Кёльнером из Института химической экологии Макса Планка и Матиасом Эрбом из Бернского университета в настоящее время охарактеризовали, как бензоксазиноиды функционируют в пшенице. Исследователи использовали ранее полученные подробные знания об защитных функциях бензоксазиноидов в кукурузе.
У растений кукурузы фермент метилтрансфераза действует как функциональный переключатель: он решает, будут ли бензоксазиноиды действовать как эффективные токсины для защиты растения от гусеничных травоядных растений или бензоксазиноиды будут менее токсичны, но индуцируют выработку каллозы. Каллоза используется в качестве герметика для клеток, который затрудняет всасывание тлей сока флоэмы.
Ученые провели тщательный анализ того, как переключение между выработкой токсинов и защитной регуляцией влияет на устойчивость пшеницы к личинкам чешуекрылых и тлям. Более того, ученым удалось идентифицировать соответствующий переключатель в пшенице и проанализировать его с биохимической и филогенетической точки зрения.
Хотя кукуруза и пшеница вырабатывают бензоксазиноиды, у обоих видов гены, ответственные за переключение между их токсичными и регулирующими формами, связаны лишь отдаленно. Таким образом, два вида зерновых, вероятно, эволюционировали этот переключатель независимо в ходе эволюции. Ученые называют это явление «конвергентной эволюцией».
(Источник: farmtario.com. Фото: pixabay.com).