larver som matar på majsblad använder avföring för att få växten att stänga av sitt försvar, så att de kan äta mer och växa snabbare.

upptäckten är ytterligare en uppenbarelse om den myriad av kemiska signaler som passerar mellan växter och insekter, säger forskare.

växter hotas ständigt av angrepp från växtätande insekter. Nästan 400 000 växtätande insektsarter är kända för att leva på 300 000 växtarter.

När dessa växtätare matar på växter orsakar de inte bara mekaniska skador utan lämnar ofta ämnen som manipulerar växtens svar på växtätande. Ämnena är analoga med de mikrobiella associerade föreningarna som påverkar växtsvar på patogena svampar eller bakterier.

Fall armyworm larver livnär sig glupskt på löv i de begränsade virvlarna av majsväxter och av nödvändighet defekera i närheten i sprickorna där bladen möter stjälkarna. Stora mängder avföring eller” frass ” ackumuleras i dessa strukturer och kan förbli där under långa perioder.

”det skulle vara ofördelaktigt för insekten att deponera signaler som kan förbättra växtförsvaret mot det, så vi undersökte vilka kemiska föreningar i frassen som signalerade växten”, säger Dawn Luthe, professor i växtstressbiologi vid Penn State.

patogen eller insektförsvar

” det visar sig att caterpillar frass lurar växten att känna att den attackeras av svamppatogener och monterar ett försvar mot dem och därigenom undertrycker växtens försvar mot växtätare.

”växter kan inte försvara sig mot både patogener och insektsangrepp samtidigt—de måste slå på antingen sin väg för att försvara sig mot växtätare eller deras väg för att försvara sig mot patogener.”

resultaten, publicerade i Journal of Chemical Ecology, kan leda till isolering av specifika komponenter i frassen som kan införlivas i en förening som ska sprutas på grödor, säger Luthe.

ett sådant organiskt, ekologiskt hållbart bekämpningsmedel kan förbättra växtförsvaret mot patogener. Eller kanske växter kan vara genetiskt modifierade för att införliva proteinerna från frassen för att öka en grödas infödda resistens mot patogener.

Caterpillar frass består av molekyler som härrör från värdväxten, själva insekten och tillhörande mikrober, och därmed ger det rikliga signaler som kan förändra växtförsvarssvar, säger ledande forskare Swayamjit Ray, doktorand i intercollege Plant Biology program. Proteiner från fall armyworm caterpillar frass inducerade initialt sårresponsiva försvarsgener i majs; emellertid inducerades en patogenesrelaterad försvarsgen strax efter.

framkallandet av patogenförsvar av frassproteiner korrelerades med ökad växtätande tillväxt och minskad svamppatogenprevalens över tiden. Dessa svar skiljer sig från det typiska växtsvaret på orala sekret från fallarmormlarven, och resultaten banar väg för identifiering av en proteinmolekyl från utsöndringen av en växtätare som framkallar patogenförsvarssvar medan man undertrycker växtätande försvar i växter.

för att testa deras hypotes tillämpade forskare frass-extrakt på bladen av majsväxter och jämförde tillväxten av fallarmormlarver som matade på bladen till tillväxten av larver som matade på obehandlade löv.

de mätte också prestandan hos en svamppatogen som svar på frasbehandling av majsblad. De inokulerade bladen med sporer av en svamp som orsakar bladblight i majs (Cochliobolus heterostrophus).

”växten uppfattar att den attackeras av en patogen och inte en insekt, så den slår på sitt försvar mot patogener och lämnar larven fri att fortsätta mata på växten.

”det är en ekologisk strategi som har perfektionerats under tusentals år av evolution”, säger Ray.

det amerikanska jordbruksdepartementet stödde arbetet.