На стадии цветения колосок раскрывается, обнажая цветок для опыления. Покрытый колючками, называемыми трихомами, колосок медленно закрывается, прикрепляясь к гусенице, зацепившейся за шипы. Результаты исследования опубликованы в журнале Ecological Processes.
Как и многие моменты великих научных открытий, наблюдение, приведшее к этому результату, оказалось неожиданным для Деви Балакришнан.
«Это не входило в планы. Я проводила другой эксперимент с рисом и гусеницами осенней совки и заметил, что эти гусеницы находятся внутри колоска и мертвы», — сказала Балакришнан, доктор философии, сотрудник отдела энтомологии и фитопатологии Сельскохозяйственной экспериментальной станции Арканзаса, исследовательского подразделения Сельскохозяйственного отделения Университета Арканзаса.
Чтобы выяснить, почему и в каком количестве гусеницы совки попадали в ловушку рисовых колосков, Балакришнан провела четыре различных повторных эксперимента под руководством Рупеша Карията, доцента кафедры энтомологии сельскохозяйственных культур, занимающего именное профессорское место Клайда Х. Сайтса в области международной физиологии сельскохозяйственных культур в Отделе сельского хозяйства и Колледже сельскохозяйственных, пищевых и биологических наук имени Дейла Бамперса при Университете Арканзаса.
Четыре взаимодополняющих эксперимента показали, что примерно 50% гусениц кукурузной лиственной совки, возраст которых составлял около недели, попадали в ловушку и погибали в колосьях риса, пытаясь питаться цветками. Результаты были такими же, когда исследователи поместили листья риса в клетку с гусеницами. Примерно половина из них погибла в течение 48 часов, пытаясь питаться цветком внутри колоска.
В третьем эксперименте проверялось, могут ли летучие вещества, выделяемые цветами, направлять гусениц совки к метелке. Было обнаружено, что гусеницы проявляли небольшое предпочтение к метелкам с колосками, несущими цветки, а не к метелкам на стадии тестообразной массы — более поздней фазе, когда колосок закрывается, позволяя дальнейшее развитие рисового зерна.
В исследовании говорится, что полученные результаты предоставляют предварительные доказательства того, что трихомы колосков могут функционировать как защитный механизм против травоядных животных, питающихся репродуктивными структурами.
«Это экспериментальная версия. Один из вопросов, который нас еще интересует, — это сочетание запаха цветов, трихом, отдельных компонентов цветка и вида риса», — сказал Карият.
В экспериментах использовалась дикая разновидность риса. Хотя рис родом из Азии, кукурузная лиственная совка является исконным видом Северной Америки и стала инвазивным видом во многих других частях мира, сказала Балакришнан. В будущих исследованиях можно было бы изучить, какие еще виды гусениц и на какой стадии развития также могут попасть в рисовый колосок. Более крупные гусеницы, у которых развились мандибулы, возможно, смогут выгрызть это узкое место.
Поскольку исследователи собрали и проанализировали запах, издаваемый цветком, который потенциально привлекает гусениц, Карият сказал, что они хотели бы выяснить, может ли увеличение количества этого запаха в спрее помочь привлечь и поймать больше гусениц в рисовых колосках. Создание природного химического соединения для опрыскивания рисовых растений во время цветения может служить стратегией борьбы с вредителями.
Первоначально Балакришнан поставила перед собой задачу изучить, может ли протеинкиназа, участвующая в передаче сигналов в растениях, помочь рису переносить стресс. Для этого она использовала гусениц совки в качестве биологического теста, исследуя роль SnRK1 — сокращенное обозначение киназ, связанных с неферментирующей сахарозой, — на стадии цветения риса.
После 48 часов пребывания в вольере гусеницы второй стадии развития переместились с листьев на метелки.
«Есть исследования, показывающие, что гусеницы совки могут питаться соцветиями, поэтому я предположила, что они именно этим и занимаются. Но когда я присмотрелась внимательнее, оказалось, что они вообще не питаются. Они были мертвы внутри колоска — и не одна или два. Это происходило очень часто», — сказала Балакришнан. Она поделилась этим неожиданным наблюдением с Кариятом, который сразу же увидел в этом потенциал.
Балакришнан училась на втором курсе аспирантуры в Университете Арканзаса, и многие из ее экспериментов дали «незначительные» результаты. Со временем студенты в лаборатории Карията в шутку прозвали эти неоднозначные результаты «эффектом Деви».
«А потом она представила, пожалуй, самые интересные данные, которые когда-либо были у нас в лаборатории», — сказал Карият.
С тех пор это открытие стало предметом пристального внимания далеко за пределами Арканзаса. В ходе приглашенных лекций в апреле этого года Карият представил результаты десятилетних исследований в области химической экологии и энтомологии сельскохозяйственных культур на полях Арканзаса в Национальном университете Тайваня, Национальном университете Чун Хсин на Тайване и Международном научно-исследовательском институте риса на Филиппинах.
«К концу каждого семинара именно об этом исследовании люди хотели говорить. Они хотели узнать больше о работе Деви», — сказал Карият.
Трихомы — не новинка в лаборатории Карията. Он и его студенты опубликовали более 20 статей об этих крошечных, похожих на волоски растительных структурах, документируя их воздействие на гусениц до и после употребления. Но открытие, сделанное на рисовых колосках, выделялось среди прочих.
«В нашей лаборатории ходит шутка, что чем бы вы ни занимались — даже протеинкиназами — рано или поздно вам придется считать трихомы. Это просто напомнило нам, что иногда самые интересные научные исследования начинаются тогда, когда что-то идет не по плану», — сказал Карият.
«Рис всегда старается защитить себя, но мы не связываем его с хищными растениями, как венерина мухоловка. Мы думаем, что гусеницы лиственной совки привлекаются к нему, потому что цветочный аромат, по сути, сообщает им, что здесь есть более полезная пища. Мы предполагаем, что эти летучие вещества могут быть причиной привлечения гусениц совки к цветкам, которые затем попадают в ловушку трихом», — сказал Карият.
Рис является основной зерновой культурой примерно для половины населения мира, а кукурузная лиственная совка становится серьезной угрозой на фоне растущей устойчивости к десяткам инсектицидов. Исследование дает важные сведения о ключевом взаимодействии растений и насекомых, которые могут предложить альтернативные или дополнительные стратегии борьбы в будущем.
Источник: University of Arkansas. Автор: Джон Ловетт.
На графике вы видите схематическое изображение эксперимента, демонстрирующего улавливание личинок кукурузной лиственной совки на ранней стадии развития трихомами рисовой метелки, что приводит к их гибели. Источник: Ecological Processes (2026). DOI: 10.1186/s13717-026-00683-8
