Научный взгляд: как растения отпугивают листогрызущих насекомых

Исследователи обнаружили и обратное: растения, обработанные глифосатом (действующим веществом гербицида RoundUp) и восприимчивые к нему, также подвержены повреждениям со стороны насекомых. Это говорит о том, что глифосат — гербицид, который люди ввели в окружающую среду, — может нарушить совместную эволюцию растений и листогрызущих насекомых.

Чтобы изучить влияние глифосата на обыкновенную ипомею (Ipomoea purpurea), в ботаническом саду Маттеи при Университете штата Массачусетс были высажены 1600 растений ипомеи, половина из которых была обработана глифосатом. После чего ученые регистрировали признаки роста, количество повреждений, нанесенных глифосатом и насекомыми, отмечая характер повреждений насекомыми — отверстия в центре листьев, по краям листьев и другие.

В ходе исследований было обнаружено, что растения, устойчивые к глифосату, повреждались насекомыми меньше, а растения, чувствительные к глифосату, — больше.

Также было показано, что на устойчивость растений к глифосату действует положительный отбор, то есть растения, которые более устойчивы к глифосату, более приспособлены и чаще производят семена, чем восприимчивые.

Ученые предполагают, что это связано с тем, что глифосат действует на так называемый шикиматный путь в растениях.

Шикиматный путь — это метаболический процесс, ответственный за синтез хоризмата, предшественника ароматических аминокислот, таких как триптофан и фенилаланин. Салициловая кислота, горькое соединение, из которого получают аспирин, также является продуктом шикиматного пути.

Растения используют эти соединения для защиты от листогрызущих насекомых. Глифосат останавливает синтез хоризмата, что снижает защиту растений от листогрызущих насекомых.

Исследователи полагают, что некоторые растения ипомеи могут иметь несколько генов, работающих вместе, чтобы сформировать пути детоксикации для выведения глифосата. Детоксикация гербицида позволяет растению производить молекулу — предшественника хоризмата, отвечающую за защиту от насекомых.

Ранее исследования не рассматривали вопрос разрушительного действия гербицида на уровне сообщества, именно этому будет посвящено дальнейшее изучение: как разрушительный агент, созданный человеком, влияет на очень естественные отношения между растениями и насекомыми.

В последние годы производители сельскохозяйственных культур ищут способы снижения использования химических средств защиты растений. Альтернативой в этом случае становится использование феромонных ловушек и агентов биологической защиты в борьбе с вредителями. Научные разработки Всероссийского центра карантина растений Россельхознадзора (ФГБУ «ВНИИКР») в направлении синтеза феромонов обеспечивают надежную защиту сельскохозяйственных культур в Российской Федерации в отношении ряда карантинных и некарантинных вредителей.

Источник: Grace M. Zhang et al, Herbicidal interference: glyphosate drives both the ecology and evolution of plant–herbivore interactions, New Phytologist (2024). DOI: 10.1111/nph.20238