I bruchi che si nutrono di foglie di mais usano le loro feci per indurre la pianta a spegnere le sue difese, permettendo loro di mangiare di più e crescere più velocemente.

La scoperta è un’altra rivelazione sulla miriade di segnali chimici che passano tra piante e insetti, dicono gli scienziati.

Le piante sono sotto costante minaccia di attacco da insetti erbivori. Quasi 400.000 specie di insetti vegetali sono noti per vivere su 300.000 specie di piante.

Quando questi erbivori si nutrono di piante, non solo causano danni meccanici ma spesso lasciano dietro di sé sostanze che manipolano la risposta della pianta agli erbivori. Le sostanze sono analoghe ai composti microbici associati che influenzano le risposte delle piante a funghi o batteri patogeni.

Caduta larve armyworm voracemente si nutrono di foglie nei verticilli confinati di piante di mais, e per necessità defecare nelle vicinanze nei crepacci dove le foglie incontrano i gambi. Abbondanti quantità di feci o” frass ” si accumulano in queste strutture e possono rimanere lì per lunghi periodi di tempo.

“Sarebbe svantaggioso per l’insetto depositare segnali che potrebbero migliorare le difese delle piante contro di esso, quindi abbiamo studiato quali composti chimici nel frass stavano segnalando la pianta”, dice Dawn Luthe, professore di biologia dello stress vegetale a Penn State.

Patogeno o difesa degli insetti

“Si scopre che il bruco frass inganna la pianta nel percepire che viene attaccata da agenti patogeni fungini e montando una difesa contro di loro, sopprimendo così le difese della pianta contro gli erbivori.

“Le piante non possono difendersi contemporaneamente da agenti patogeni e insetti—devono attivare il loro percorso per difendersi dagli erbivori o il loro percorso per difendersi dagli agenti patogeni.”

I risultati, pubblicati sul Journal of Chemical Ecology, possono portare all’isolamento di componenti specifici del frass che possono essere incorporati in un composto da spruzzare sulle colture, Luthe dice.

Un tale pesticida organico ed ecologicamente sostenibile potrebbe migliorare le difese delle piante contro gli agenti patogeni. O forse le piante possono essere geneticamente modificate per incorporare le proteine dal frass per aumentare la resistenza nativa di una coltura agli agenti patogeni.

Caterpillar frass è composto da molecole derivate dalla pianta ospite, dall’insetto stesso e dai microbi associati, e quindi fornisce spunti abbondanti che possono alterare le risposte di difesa delle piante, afferma il ricercatore principale Swayamjit Ray, uno studente di dottorato nel programma intercollege Plant Biology. Le proteine da caduta armyworm bruco frass inizialmente indotti geni di difesa ferita-responsive nel mais; tuttavia, un gene di difesa patogenesi correlati è stato indotto poco dopo.

L’elicitazione delle difese patogene da parte delle proteine frass è stata correlata con una maggiore crescita degli erbivori e una ridotta prevalenza di patogeni fungini nel tempo. Queste risposte differiscono dalla risposta tipica della pianta alle secrezioni orali del bruco di armyworm di caduta ed i risultati aprono la strada per l’identificazione di una molecola della proteina dall’escrezione di un erbivoro che suscita le risposte agente-difesa mentre sopprime le difese erbivore in piante.

Per testare la loro ipotesi, i ricercatori hanno applicato l’estratto di frass alle foglie delle piante di mais e hanno confrontato la crescita dei bruchi fall armyworm che si nutrivano delle foglie con la crescita di bruchi che si nutrivano di foglie non trattate.

Hanno anche misurato le prestazioni di un agente patogeno fungino in risposta al trattamento frass delle foglie di mais. Hanno inoculato le foglie con spore di un fungo che causa la peronospora delle foglie nel mais (Cochliobolus heterostrophus).

” La pianta percepisce di essere attaccata da un agente patogeno e non da un insetto, quindi attiva le sue difese contro gli agenti patogeni, lasciando il bruco libero di continuare a nutrirsi della pianta.

“Si tratta di una strategia ecologica che è stata perfezionata nel corso di migliaia di anni di evoluzione,” Ray dice.

Il Dipartimento dell’Agricoltura degli Stati Uniti ha sostenuto il lavoro.