Augalai naudoja sausros streso hormoną, kad blokuotų voratinklines erkes

2024-07-24

© Asociatyvi Egidijaus Vilkevičiaus nuotr., agroakademija.lt

Naujausi atradimai, kad augalai naudoja sausros išgyvenimo mechanizmą, siekdami apsisaugoti nuo maistines medžiagas siurbiančių kenkėjų, gali būti naudingi būsimoms pasėlių selekcijos programoms, kuriomis siekiama geriau kontroliuoti kenkėjus plačiu mastu.

Buhalterinė apskaita. Horizontali. Straipsnių viduje.

Naudodami pažangų fluorescencinį biojutiklį (ABACUS2), kuris gali nustatyti mažus augalų hormonų koncentracijos pokyčius ląstelėse, mokslininkai pastebėjo, kad abscizo rūgštis (ABA), paprastai siejama su atsaku į sausrą, pradėjo užvėrinėti augalo „įėjimo vartus“ per 5 valandas nuo tada, kai buvo užkrėsta voratinklinėmis erkėmis

Mikroskopinės lapų poros (žiotelės) yra svarbios dujų apykaitai, tačiau jos taip pat yra pagrindiniai vandens paradimo taškai. Kai trūksta vandens, augalai taupo vandenį gamindami sausros streso hormoną ABA, kad užvertų žioteles.

Taip jau sutampa, kad, užsivėrus žiotelėms, taip pat užveriamos mėgstamos maisto medžiagas siurbiančių kenkėjų, pavyzdžiui, voratinklinių erkių, patekimo vietos.

Paprastoji voratinklinė erkė yra vienas iš didžiausią ekonominę žalą darančių kenkėjų – ji nėra išranki ir puola daugiau kaip 1000 augalų, įskaitant 150 įvairių pasėlių. Vos matomi plika akimi šie mažyčiai kenkėjai praduria, o paskui sausai iščiulpia augalų ląsteles. Jų skaičius gali labai greitai išaugti iki milžiniško, ir jie gali būti vieni žalingiausių kenkėjų sodininkystės ir daržininkystės sektoriuje, darantys žalą šiltnaminiams augalams ir mažinantys daržovių, vaisių bei salotų derlių.

Diskutuojama dėl ABA vaidmens atsparumo kenkėjams procese. Iš pradžių buvo pastebėta, kad žiotelės užsiveria, kai augalus užpuola maisto medžiagas siurbiantys kenkėjai, todėl buvo iškelta įvairių hipotezių, tarp jų, kad šis užsivėrimas gali būti augalo atsakas į vandens praradimą dėl kenkėjų maitinimosi arba kad kenkėjai stengiasi užverti žioteles, jog augalai nesiųstų kenkėjų grobuoniams lakiųjų medžiagų, įspėjančių apie patiriamą žalą.

Bendradarbiaujant Augalų biotechnologijų ir genomikos centrui (CBGP) Ispanijoje ir Seinsberio laboratorijai Kembridžo universitete (Sainsbury Laboratory Cambridge University, SLCU), mokslininkai, tyrinėdami, kaip baltažiedžiai vaireniai (Arabidopsis thaliana) reaguoja į paprastąsias voratinklines erkes (Tetranychus urticae), nustatė, kad augalas pradeda veikti beveik iš karto, naudodamas tą patį hormoną, kaip ir sausros atveju, kad užkirstų kelią voratinklinėms erkėms prasiskverbti į augalo audinius ir taip gerokai sumažintų kenkėjų daromą žalą.

Žurnale „Plant Physiology“ paskelbtuose rezultatuose nustatyta, kad aukščiausias žiotelių užsivėrimo laipsnis pasiekiamas po 24–30 valandų.

„Atviros žiotelės yra natūralios angos, pro kurias kenkėjai, pavyzdžiui, amarai ir erkės, įterpia savo specialius duriamuosius-siurbiamuosius burnos organus, vadinamas stiletais, kad pradurtų ir išsiurbtų maistingųjų medžiagų turtingą turinį iš atskirų subepiderminių ląstelių", – sako Irene Rosa-Díaz, kuri atliko bandymus su voratinklinėmis erkėmis SLCU ir CBGP kartu su profesore Isabel Diaz doktorantūros studijų metu Madrido politechnikos universiteto (Universidad Polytécnica de Madrid) Biotechologijos ir genomikos centre (Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas) ir Nacionaliniame žemės ūkio ir maisto tyrimų ir technologijų institute (UPM-INIA).

Augalas pradeda veikti beveik iš karto, pasitelkdamas tą patį hormoną, kaip ir sausros atveju, kad neleistų voratinklinėms erkėms prasiskverbti į augalo audinius, tuo gerokai sumažindamas kenkėjų daromą žalą.

„Mums pavyko įrodyti, kad apsikrėtimas erkėmis sukelia greitą žiotelių užsivėrimo reakciją, o augalinio hormono ABA kiekis padidėja lapų audiniuose – labiausiai žiotelių ir medžiagas pernešančių indų ląstelėse, bet taip pat ir visose kitose tirtose lapų ląstelėse. Atlikdami daugybę skirtingų eksperimentų įrodėme, kad žiotelių užsivėrimą stabdo erkės. Augalai, kurie buvo iš anksto apdoroti ABA, kad būtų sukeltas žiotelių užsivėrimas, ir po to apkrėsti erkėmis, erkių buvo pažeisti mažiau, o ABA stokojantys mutantiniai augalai, kuriuose žiotelės negali gerai užsidaryti, ir augalai, turintys daugiau žiotelių, yra jautresni erkėms.“

Alexanderio Joneso tyrimų grupė SLCU kuria in vivo biojutiklius, atskleidžiančius hormonų dinamiką augaluose precedento neturinčia raiška, įskaitant ABACUS2, kuris šiuose eksperimentuose su erkėmis kiekybiškai įvertina ląstelinį ABA.

Dr. Jonesas sakė, kad šis tyrimas atskleidžia svarbią biotinių ir abiotinių stresų sąveiką augaluose: „Ankstyvasis įspėjimas dėl erkių maitinimosi sukelia imuninių signalinių molekulių, įskaitant jazmono rūgštį (JA) ir salicilo rūgštį (SA), kaskadą ir kitas chemines reakcijas. Kartu šie rezultatai rodo, kad ABA kaupimasis ir žiotelių užvėrimas taip pat yra pagrindiniai gynybos mechanizmai, naudojami siekiant sumažinti erkių daromą žalą.

„Kitas žingsnis – ištirti, koks yra pradinis erkės skleidžiamas signalas, kurį augalas aptinka ir kuris vėliau lemia ABA kaupimąsi. Biocheminiai mechanizmai, kuriuos augalas naudoja kaip kenkėjų atakos signalus, gali būti bet kokie, įskaitant erkių maitinimosi vibracijas, erkių seilių baltymus, chemines medžiagas, kurias gamina erkės arba kurios išsiskiria dėl erkių veiklos, tiesioginius ląstelių pažeidimus (žaizdas) ar kitas su erkėmis susijusias molekules.

„Nustačius pradinius impulsus, būtų galima sukurti naujas augalų apsaugos priemones, kurios padėtų apsaugoti augalus prieš numatomą kenkėjų antplūdį. Svarbu tai, kad siekiant atrinkti augalus su pakitusiomis žiotelių, kurios jau dabar turi derinti fotosintezės ir vandens išsaugojimą, savybėmis, taip pat būtų galima atsižvelgti į atsparumą žalingiems kenkėjams.“ – įsitikinęs dr. Jonesas.

Parengta pagal sciencedaily.com informaciją. Vertė Saulius Zagorskis (LŽŪKT), agroakademija.lt informacija