maissin lehtiä syövät toukat käyttävät ulostettaan saadakseen kasvin sammuttamaan puolustuksensa, jolloin ne voivat syödä enemmän ja kasvaa nopeammin.

löytö on yksi uusi paljastus lukemattomista kemiallisista signaaleista, jotka kulkevat kasvien ja hyönteisten välillä, tutkijat sanovat.

kasveja uhkaavat jatkuvasti kasvinsyöjähyönteiset. Lähes 400 000 kasvinsyöjähyönteislajia tiedetään elävän 300 000 kasvilajilla.

kun nämä kasvinsyöjät syövät kasveja, ne eivät ainoastaan aiheuta mekaanisia vaurioita, vaan jättävät usein jälkeensä aineita, jotka manipuloivat kasvin vastetta kasvinsyöjälle. Aineet ovat analogisia mikrobeihin liittyvien yhdisteiden kanssa, jotka vaikuttavat kasvien vasteisiin patogeenisille sienille tai bakteereille.

syksyiset käsivarsimadon toukat syövät ahnaasti lehtiä maissikasvien ahtaissa nurkissa ja ulostavat pakostakin lähelle rakoihin, joissa lehdet kohtaavat varret. Näihin rakenteisiin kertyy runsaasti ulostetta eli ”frassia”, joka voi säilyä siellä pitkiä aikoja.

”hyönteiselle olisi epäedullista asettaa vihjeitä, jotka voisivat parantaa kasvien puolustusta sitä vastaan, joten tutkimme, mitkä kemialliset yhdisteet frassissa viestivät kasvista”, sanoo Dawn Luthe, kasvistressibiologian professori Penn Statesta.

patogeeni-tai hyönteispuolustus

”käy ilmi, että toukka-frassi huijaa kasvin aistimaan, että sienipatogeenit hyökkäävät sitä vastaan, ja rakentaa puolustuskyvyn niitä vastaan, mikä tukahduttaa kasvin puolustuskyvyn kasvinsyöjiä vastaan.

”kasvit eivät pysty puolustautumaan sekä taudinaiheuttajia että hyönteisten hyökkääjiä vastaan samanaikaisesti—niiden on vaihdettava joko reittiään puolustautuakseen kasvinsyöjiä vastaan tai reittiään puolustautuakseen taudinaiheuttajia vastaan.”

Journal of Chemical Ecology-lehdessä julkaistut löydökset voivat johtaa siihen, että frassista eristetään tiettyjä komponentteja, jotka voidaan liittää viljelykasveille ruiskutettavaksi yhdisteeksi, Luthe sanoo.

tällainen orgaaninen, ekologisesti kestävä torjunta-aine voisi parantaa kasvien puolustusta taudinaiheuttajia vastaan. Tai ehkä kasveja voidaan geenimuunnella niin, että ne sisältävät krassista peräisin olevia proteiineja, jotta viljelykasvien luontainen vastustuskyky taudinaiheuttajia vastaan vahvistuisi.

toukka frass koostuu isäntäkasvista, hyönteisestä itsestään ja siihen liittyvistä mikrobeista peräisin olevista molekyyleistä, ja siksi se tarjoaa runsaasti vihjeitä, jotka voivat muuttaa kasvien puolustusvasteita, sanoo intercollege-kasvibiologian ohjelman johtava tutkija Swayamjit Ray. Proteiinit fall armyworm caterpillar frass aluksi indusoi haavan reagoiva puolustus geenit maissi; kuitenkin, patogeneesiin liittyvä puolustus geeni indusoitiin pian sen jälkeen.

frass-proteiinien aikaansaama taudinaiheuttajapuolustuksen aktivoituminen korreloi kasvinsyöjien lisääntyneeseen kasvuun ja sienipatogeenien levinneisyyden vähenemiseen ajan myötä. Nämä vasteet poikkeavat tyypillisestä kasvien vasteesta syksyisen käsivarsimadon toukan suueritteisiin, ja tulokset tasoittavat tietä proteiinimolekyylin tunnistamiselle kasvinsyöjän erittymisestä, joka saa aikaan taudinaiheuttaja-puolustusreaktioita ja samalla tukahduttaa kasvinsyöjien puolustuskykyä kasveissa.

testatakseen hypoteesiaan tutkijat sovelsivat frassiuutetta maissikasvien lehtiin ja vertasivat lehdillä ravintonsa saaneiden syysvarsimadon toukkien kasvua käsittelemättömillä lehdillä syöneiden toukkien kasvuun.

he mittasivat myös sienipatogeenin suorituskyvyn vastauksena maissinlehtien frass-hoitoon. He rokottivat lehtiin maissin (”Cochliobolus heterostrophus”) lehtitautia aiheuttavan sienen itiöitä.

”kasvi havaitsee, että sen kimppuun hyökkää taudinaiheuttaja eikä hyönteinen, joten se käynnistää puolustuksensa taudinaiheuttajia vastaan, jolloin toukka voi vapaasti jatkaa kasvin ruokkimista.

”kyseessä on ekologinen strategia, jota on hiottu tuhansien vuosien evoluution aikana”, Ray sanoo.

Yhdysvaltain maatalousministeriö tuki työtä.