Команда исследователей из Сельскохозяйственного колледжа государственного университета Монтаны, США, обнаружила ранее неизвестный микроб, который симбиотически живет со стеблевым (хлебным) пилильщиком – злостным вредителем, который ежегодно наносит ущерб пшеничным полям.
Карл Йоман из Отдела Наук о животных и ареалах и Дэвид Уивер из Отдела земельных ресурсов и наук об окружающей среде из указанного образовательного учреждения вместе с группой коллег опубликовали статью в журнале PeerJ, где рассказывается об открытии микроба Spiroplasma sp. WSS в рамках проекта изучения симбиотических отношений между насекомыми и микробами внутри них.
Йоман отметил, что стеблевые пилильщики наносят до 350 миллионов долларов ущерба урожаю пшеницы каждый год на Северных Великих равнинах. Мотивация для изучения этих симбиотических отношений проистекала из гипотезы о том, что если возможно найти микробных симбиотов у пилильщиков и микробы и определить их функции, есть шанс ими манипулировать как инструментом воздействия на вредителей.
«Многие виды насекомых имеют микробные симбионты, и эти взаимоотношения часто имеют важное значение для выживания обоих организмов, - сказал Йоман. - Доказано, что микробные симбионты влияют на все: от репродуктивного успеха их насекомых-хозяев до их питания, что позволяет выживать на низкокачественных диетах, и даже на их способность защищаться от патогенных микроорганизмов».
Итак, команда решила определить, какие микробы связаны с хлебным пилильщиком, который повреждает растения пшеницы, проникая в стебель и откладывая яйца.
Затем личинки питаются тканями, выстилающими стебель, препятствуя фотосинтезу и вызывая полегание. Они ослабляют стебель до такой степени, что посевы опадают растение большими валками. Проект был поддержан Комитетом Монтаны по пшенице и ячменю, который долгое время находился в поиске новых способов борьбы с вредителями.
«В результате кормления пилильщиков, масса семян уменьшается на 20-30% в результате кормления пилильщиков, - пишет Уивер. - Но если стебель падает, и комбайн не забирает его, ущерб превращается из 30 процентов в 100%. Это довольно большая проблема, доставляющая производителям много головных болей».
Команда начала свое исследование с сбора пилильщиков на стеблях пшеницы в двух местах на стадии личинок и взрослых. Во время лабораторных работ ученые обнаружили три типа геномного материала в своих образцах: ДНК растений пшеницы, ДНК пилильщиков и ранее неописанный вид микробов, принадлежащих к роду Spiroplasma.
Основываясь на элементах генома микроба по сравнению с геномом пилильщика, который был полностью секвенирован в другом проекте, над которым работали команда пришла к выводу, что Spiroplasma sp. WSS, вероятно, помогает пилильщикам расщеплять сахара, которые они едят, и производить другие питательные вещества, которые вредители не получают из своей диеты с высоким содержанием углеводов, включая ключевые витамины группы В.
«Спироплазма играет роль в определенных функциях, которые пилильщик, возможно, не сможет выполнять самостоятельно, - пояснил Уивер. - Эти функции - это то, что мы пытаемся понять, и как эти вещи можно адаптировать для защиты пшеницы».
Этот метод показал потенциал в других исследованиях: группа ученых, работающих в Китае, изучила аналогичную систему у гороховой тли. Выяснилось, что когда симбиотические микробы подавлялись с помощью антибиотиков - или в другом случае с использованием яда скорпиона - плодовитость тли значительно сокращалась, снижая риск для растений гороха.
По словам Уивера, аналогичные подходы могут быть использованы для стеблевого пилильщика с с идентифицированным симбионтом Spiroplasma.
«Идентификация микроба Spiroplasma sp. WSS и более глубокое генетическое понимание его метаболизма обеспечивают важный первый шаг на пути к нашему новому подходу биоконтроля», заключают авторы статьи.
фото: ren.tv
