«Мы нашли еще одно оружие в арсенале средств защиты, которое растения могут использовать против нападающих травоядных, в данном случае перехватывая очень специфический химический сигнал от травоядного, чтобы обнаружить его присутствие и подготовиться к будущей атаке», — сказал Анжель Хелмс, научный сотрудник энтомология, Государственный университет Пенсильвании.По словам Хелмса, галловые мухи (Eurosta solidaginis) — специалисты, которые в Пенсильвании питаются только высоким золотарником (Solidago altissima).
Самцы мух выделяют смесь химических веществ, привлекательную для самок. Как только самки прибывают и яйца оплодотворяются, самки откладывают яйца в стебель золотарника. После вылупления яиц личинки начинают питаться тканью внутри стебля. Считается, что химические вещества в слюне личинок вызывают аномальный рост растений и образование галла или защитной оболочки из растительной ткани вокруг личинок.
«Мухи сильно снижают приспособленность растения, уменьшая количество производимых семян, а также размер этих семян», — сказал Джон Тукер, доцент энтомологии Пенсильванского университета. «Это потому, что когда ткани растения повреждаются насекомым, оно отвлекает свою энергию от производства семян и вместо этого направляет энергию на производство галла».Хелмс и ее коллеги ранее обнаружили, что растения золотарника, подвергшиеся воздействию химических веществ от самцов мух, производили большее количество защитного химического вещества, известного как жасмоновая кислота, когда они были повреждены травоядными животными.
В своем текущем исследовании ученые стремились идентифицировать определенные химические соединения, которые обнаруживают золотарник, и определить, насколько растения чувствительны к этим соединениям. Исследователи, в том числе из Министерства сельского хозяйства США, Гамбургского университета, Германия, и ETH Zurich, первыми определили химические соединения, из которых состоит химическая эмиссия самцов мух.
После идентификации и количественного определения соединений в выбросе самцов мух исследователи подвергли золотарника растениям индивидуальным соединениям и изучили их защитные реакции. Они обнаружили, что растения наиболее сильно реагируют на соединение в смеси под названием E, S-конофторин.«E, S-конофторин — это наиболее распространенное соединение, выделяемое мухами», — сказал Хелмс. «Соединение, по-видимому, является сильным и надежным сигналом для обнаружения растений».Затем команда исследовала чувствительность золотарника к E, S-конофторину, подвергая растения воздействию различных концентраций соединения и измеряя их защитные реакции.
«Мы обнаружили, что золотарник чувствителен даже к небольшим концентрациям этого соединения», — сказал Тукер. «Это важно, потому что это, вероятно, означает, что у растения есть специальный механизм для восприятия этого соединения. Результаты свидетельствуют о том, что золотарник может обнаруживать одно соединение у мухи, подтверждая идею о тесной коэволюционной связи между этими двумя разновидность.Другими словами, со временем, когда муха приспособилась пользоваться растением, растение приспособилось защищаться от мухи ».
Результаты опубликованы в Nature Communications.По словам Тукера, предыдущая работа команды была первой, чтобы продемонстрировать, как растение «чувствует запах» своего травоядного, а ее текущая работа — первая, в которой точно задокументировано, какое соединение обнаруживают растения.
«То, как растения воспринимают летучие химические вещества, плохо изучено, — сказал Тукер, — поэтому наличие в некоторой степени уникальной или отличной молекулы для изучения этого механизма является многообещающим, и мы будем исследовать это направление в будущем».