gąsienice, które żywią się liśćmi kukurydzy, wykorzystują odchody, aby skłonić roślinę do wyłączenia jej obrony, co pozwala im jeść więcej i szybciej rosnąć.

odkrycie jest jeszcze jednym odkryciem na temat niezliczonej ilości sygnałów chemicznych, które przechodzą między roślinami a owadami, twierdzą naukowcy.

rośliny są stale zagrożone atakiem owadów roślinożernych. Prawie 400 000 gatunków roślinożernych owadów żyje na 300 000 gatunków roślin.

Kiedy rośliny te żywią się roślinami, nie tylko powodują uszkodzenia mechaniczne, ale często pozostawiają po sobie substancje, które manipulują reakcją rośliny na roślinożerstwo. Substancje te są analogiczne do związków związanych z drobnoustrojami, które wpływają na reakcję roślin na patogenne grzyby lub bakterie.

larwy padlinożernych żarłocznie żywią się liśćmi w zamkniętych szczelinach roślin kukurydzianych, a z konieczności wypróżniają się w pobliżu szczelin, gdzie liście spotykają się z łodygami. Obfite ilości kału lub” frass ” gromadzą się w tych strukturach i mogą pozostać tam przez długi czas.

„niekorzystne byłoby dla owada umieszczanie sygnałów, które mogłyby wzmocnić obronę roślin przed nim, więc zbadaliśmy, jakie związki chemiczne we frasie sygnalizują roślinę”, mówi Dawn Luthe, profesor biologii stresu roślin w Penn State.

patogen lub obrona przed owadami

„okazuje się, że frass gąsienicowy podstępnie oszukuje roślinę, wyczuwając, że jest atakowana przez patogeny grzybowe i montując obronę przed nimi, tłumiąc w ten sposób obronę rośliny przed roślinożercami.

„rośliny nie mogą jednocześnie bronić się przed zarówno patogenami, jak i atakującymi owady—muszą włączyć swoją ścieżkę obrony przed roślinożercami lub swoją drogę obrony przed patogenami.”

wyniki badań, opublikowane w Journal of Chemical Ecology, mogą prowadzić do izolacji określonych składników frasu, które można włączyć do związku, który ma być opryskiwany na uprawy, mówi Luthe.

taki organiczny, ekologicznie zrównoważony pestycyd mógłby wzmocnić obronę roślin przed patogenami. A może rośliny mogą być genetycznie modyfikowane, aby włączyć białka z frasu, aby zwiększyć natywną odporność rośliny na patogeny.

Caterpillar frass składa się z cząsteczek pochodzących z rośliny żywicielskiej, samego owada i powiązanych drobnoustrojów, a zatem zapewnia obfite sygnały, które mogą zmienić reakcje obronne roślin, mówi główny badacz Swayamjit Ray, doktorant w programie biologii roślin Międzyuczelnianych. Białka z fall armyworm caterpillar frass początkowo indukowały geny obronne reagujące na rany w kukurydzy, jednak wkrótce potem indukowano Gen obronny związany z patogenezą.

wywoływanie obrony patogenów przez białka frass było skorelowane ze zwiększonym wzrostem roślinożerców i zmniejszeniem częstości występowania patogenów grzybów w czasie. Odpowiedzi te różnią się od typowej odpowiedzi roślinnej na wydzieliny ustne gąsienicy Fall armyworm, a wyniki torują drogę do identyfikacji cząsteczki białka z wydalania roślinożercy, który wywołuje reakcje obrony patogenów podczas tłumienia obrony roślinożerców w roślinach.

aby przetestować swoją hipotezę, naukowcy zastosowali ekstrakt z frasa do liści roślin kukurydzianych i porównali wzrost gąsienic jesiennych armyworm, które żywiły się liśćmi, do wzrostu gąsienic, które żywiły się nieleczonymi liśćmi.

mierzono również działanie patogenu grzybowego w odpowiedzi na leczenie frassem liści kukurydzy. Zaszczepiły liście zarodnikami grzyba powodującego zarazę liściową w kukurydzy (Cochliobolus heterostrophus).

„roślina dostrzega, że jest atakowana przez patogen, a nie owada, więc włącza swoją obronę przed patogenami, pozostawiając gąsienicę wolną do dalszego żerowania na roślinie.

„jest to strategia ekologiczna, która została udoskonalona przez tysiące lat ewolucji”, mówi Ray.

prace wsparł Departament Rolnictwa USA.