Научный взгляд: молодые листья кукурузы способны чувствовать опасность

Листья растений часто могут определить, когда им грозит опасность. Но не все листья одинаково хорошо чувствуют угрозу. Как показывают исследования, у кукурузы лучше всего с этим справляются молодые листья.

Исследователи Бернского университета в Швейцарии считают, что растения распознают опасность заранее.

Известно, что многие растения усиливают свою химическую защиту, когда на них собираются напасть насекомые. Один из способов, с помощью которого растения чувствуют такую угрозу, – это особый аромат, «запах опасности». Растения выявляют молекулы аромата, которые витают в воздухе и распространяются со слюной насекомого или от соседних пораженных растений.

Этот феномен известен уже очень давно, но ученые мало что знают о том, какие части растений на самом деле лучше чувствуют опасность. Еще меньше известно о химических сигналах, которые позволяют растениям распознавать опасность.

Изначально исследователи поставили перед собой задачу определить химические вещества в воздухе, которые растения воспринимают как предупреждающие запахи. В ходе исследования было выявлено, что взрослые листья кукурузы, использованные в эксперименте, не вырабатывали много химических веществ против насекомых в ответ на «запах опасности». Вследствие этого исследователи обратили внимание на молодые листья.

В лабораторных условиях молодые и взрослые листья кукурузы подвергли воздействию запаха, сигнализирующего об опасности. Это соединение в зеленых листьях похоже на запах свежескошенной травы. Растение кукурузы может почувствовать этот запах, если соседнему растению угрожает опасность. Исследователи измерили уровень сигнала опасности, который выделил каждый лист в ответ на предупреждающий запах.

Молодые листья, как правило, выделяли гораздо больше сигнальных веществ, чем взрослые. Однако, несмотря на то, что взрослые листья хуже «чуют», они все же выделяли небольшое количество защитных химических веществ. Было показано, что листья могут воспринимать не только запах, но и другие сигналы опасности – например, насекомых, которые их едят. Растения могут реагировать и на такие нападения, выделяя химические вещества, направленные на борьбу с угрозой.

Исследователи не знают точно, почему молодые листья кукурузы лучше чувствуют опасность. Предполагают, что растения могут улучшать сенсорные способности своих молодых листьев, потому что они наиболее уязвимы. Кроме того, молодые листья обычно появляются на верхушке растения. Это означает, что они больше подвержены воздействию воздуха, дующего с большого расстояния. Поэтому растения, вероятно, используют эти листья в качестве системы раннего предупреждения.

Данные исследования могут стать этапом к выведению умных культур – более устойчивых к насекомым. В долгосрочной перспективе это должно снизить потребность в токсичных пестицидах.

В подведомственном Россельхознадзору Всероссийском центре карантина растений (ФГБУ «ВНИИКР») проводятся исследования патогенов кукурузы, разрабатываются методы выявления и идентификации опасных болезней и вредителей, в том числе входящих в фитосанитарные требования стран – импортеров российского зерна. В 2021 году разработаны Методические рекомендации по выявлению и идентификации вируса карликовой мозаики кукурузы Maize dwarf mosaic virus, успешно применяемые в аккредитованных лабораториях ФГБУ «ВНИИКР» при экспорте российского зерна.

Источник: Wang​ ​L. et​ ​al.​ Immature leaves are the dominant volatile-sensing organs of maize.​ ​​Current Biology. Vol. 33, September, 11, 2023; p. 3679–3689. URL: https:doi.org/10.1016/j.cub.2023.07.045.