Растения могут сами обезопасить себя от паразитов

Новый фермент в кукурузе помогает растениям защищаться от прожорливых гусениц. Он разрушает способность насекомых переваривать пищу и, в конце концов, убивает их. Этот фермент может быть использован вместе с другими биологическими пестицидами, например, с Bt-toxin, чтобы предотвратить развитие устойчивости и сделать данный фермент более эффективным, сообщает Sciencedaily.com.Даун Луте (Dawn Luthe), профессор биологии в штате Пенсильвания, рассказал, что фермент был обнаружен в особо устойчивых к паразитам сортах кукурузы и он останавливает действие протеинов и пептидов в пищеварительной системе насекомых. Таким образом, это единственная активная защита против травоядных. Луте и другие исследователи из университета Миссисипи разработали несколько сортов кукурузы, устойчивых к разным насекомым, используя сорта кукурузы острова Антигуа (Antigua).Учёные обнаружили, что, когда гусеницы питаются этими растениями, один фермент (особенно Mir1-CP) накапливается на месте питания гусениц в течение часа и продолжает увеличиваться в последующие дни.

После выделения и очистки этого фермента, было обнаружено, что Mir1-CP связывает хитин — главный компонент насекомых и грибов. Тесты показали, что у гусениц ухудшается утилизация питательных веществ после того, как они съедят фермент. Они просто не могут усвоить съедаемую пищу.

При помощи антител, специфических для фермента, исследователи выяснили, что Mir1-CP производится в сосудистых пучках или в жилах сосудов в стебле и листьях растений. Луте полагает, что, когда насекомое начинает поедать растение, энзим выделяется в сосудистую ткань, которая переносит сахара и другие метаболические продукты по всему растению.

Хотя остается неясно, является ли перенос Mir1-CP специфическим ответом на поедание растения насекомыми. Исследования показывают, что ткань кукурузы, которая выделяет этот фермент естественным образом, вызывает 50%-ую задержку в росте гусениц. Клетки кукурузы сорта "Мексиканская сладкая", которые выделяют фермент, задерживают рост гусеницы на 70%.

Mir1-CP является вредным для гусениц. Главным образом из-за его отрицательного эффекта на их перитрофическую матрицу — это мембрана, которая скрывает внутренности кишки большинства насекомых и помогает в пищеварении. Кроме того, она защищает насекомых от паразитов и микроорганизмов, содержащихся в пище.

Центральным компонентом матрицы является белок, называемый кишечным секретом насекомых, который очень похож на кишечный секрет животных. Он является жизненно важным компонентом при усваивании полезных питательных веществ, потому что он обеспечивает поток питательных веществ в кишке.

Учёные проверили проходимость матрицы с помощью голубого декстрана (водорастворимый высокомолекулярный полимер глюкозы) и выяснили, что Mir1-CP образует своеобразные дыры в матрице. Затем был проведен эксперимент с живыми гусеницами. Исследователи накормили их обычными растениями и устойчивыми к паразитам. Результаты показали, что через 7 дней уровень и пищеварительного секрета и соответствующей ему РНК значительно снизились.

Совместное использование Bt-toxin и малой дозы Mir1-CP привело как к замедленному росту насекомых, так и к их высокой смертности. В конце концов, этот фермент наносит значительный вред перитрофической матрице и нарушает способность насекомых воспроизводиться.

Это исследование позволит учёным разработать более дешевые и высоко эффективные способы контролировать паразитов.