Исследователи изучили роль химических веществ флавоноидов, выделяемых сорго, в борьбе с кукурузной тлей, крошечным сине-зеленым насекомым, питающимся соком растений.
Для защиты от вредителей, таких как тля, сорго разработало защитные механизмы, которые включают биосинтез вторичных метаболитов, в том числе флавоноидов, для того, чтобы отравить вредителей.
Результаты показывают, что флавоноиды могут потенциально использоваться в качестве мощного средства защиты агрокультур от насекомых-вредителей, Суриндер Чопра, профессор генетики кукурузы в штате Пенсильвания, который возглавлял научную работу.
«Растения сорго эволюционировали для точного выделения соединений, обеспечивающих защиту от вредных насекомых, в том числе сосальщиков, причем, эти вещества не наносят вреда полезным насекомым. Нам было бы полезно на этой основе разрабатывать нетоксичные инсектициды», считает Чопра.
В текущем исследовании, проведенном в сельскохозяйственном исследовательском центре им. Рассела Э. Ларсона в штате Пенсильвания, ученые вырастили две почти идентичные линии сорго - одну под названием y1 с функциональным геном, продуцирующим флавоноиды, а другую – мутантные растения null y1, не обладающие функциональным геном seed1, ответственным за производство флавоноидов.
Когда они сравнили две линии растений, то обнаружили значительно большее количество взрослых кукурузных тлей у растений, не имеющих защиты флавоноидами.
Тля активно питалась беззащитными растениями сорго, вызывая симптомы стресса в виде пожелтевших листьев. И, напротив, другая линия растений не показала негативных последствий от кормления тли, поскольку насекомых было гораздо меньше.
Тепличные эксперименты с аналогичными растениями сорго в горшках показали, что тля явно предпочитает питаться и размножаться на «нулевых» растениях, а взрослые особи производили намного больше нимф.
В сопутствующем лабораторном эксперименте исследователи кормили две группы взрослых тлей материалов из тканей листьев сорго, но в один рацион они добавили экстракт, содержащий флавоноиды. Через несколько дней большинство насекомых на диете, обогащенной флавоноидами, умерли, так и не произведя потомство.
Возможно, объяснил Чопра, флавоноиды не присутствуют во флоэме - в сосудистой ткани растений, но находятся в эпидермальных клетках, которые образуют самый внешний слой защиты.
Когда тля многократно прокалывает эпидермальные клетки своим хоботком, она поглощает флавоноиды, и в конечном итоге погибает от отравления.
Сейчас Чопра подал заявку на патент на использование флавоноидов в качестве средства от насекомых.
Он отмечает, что, хотя необходимо провести гораздо больше исследований, важным фактором является то, что флавоноиды – это натуральные растительные продукты, которые не вызывают загрязнения окружающей среды и не наносят вреда здоровью человека или животных.
Работе может стать первым шагом на пути к разработке новых фитохимикатов для защиты растений, сказал Чопра: «Насколько хорошо флавоноиды действуют против других травоядных вредителей, изучается, но мы знаем, что против кукурузной тли они весьма эффективны».
Исследование было поддержано Национальным институтом продовольствия и сельского хозяйства Министерства сельского хозяйства США.
фото: ogorod.ru
