Дирк Хольшер из Института химической экологии Макса Планка в Йене, Германия, и международная группа исследователей обнаружили, что некоторые сорта бананов накапливают специфические токсины растений в непосредственной близости от корневой ткани, подвергшейся нападению паразитической нематоды Radopholus similis. Это локальное накопление имеет решающее значение для устойчивости растения к этому вредному организму. Токсин накапливается в липидных каплях в теле нематоды, и паразит в конце концов умирает.
Эти результаты дают важные подсказки для создания устойчивых к вредителям сортов бананов.Урожайность бананов во всем мире под угрозой из-за вредителейБананы — одни из самых важных продовольственных культур в мире. Десертные бананы производятся в основном для внутреннего потребления в Китае и Индии и для экспорта в северное полушарие в Латинской Америке.
В Европе они представляют собой самые популярные тропические фрукты. Подорожники (разновидность бананов для приготовления пищи) являются важными компонентами повседневной пищи в Африке и Юго-Восточной Азии. Они высоко ценятся из-за высокого содержания в них питательных веществ, таких как калий, магний и витамины B и C.
Помимо грибов и насекомых, основным вредителем бананов считается паразитическая нематода Radopholus similis. Он поражает корни банановых растений, замедляя рост и развитие растений и фруктов. В завершающей стадии болезни растения опрокидываются — часто уже несозревшие плодовые грозди. Потери урожая до 75% могут быть результатом заражения R. similis.
Для борьбы с такими вредителями на банановых плантациях используются высокие дозы синтетических пестицидов, которые не только наносят экологический ущерб, но также могут иметь серьезные негативные последствия для здоровья людей, подвергающихся воздействию этих химикатов.Ученые из Института химической экологии Макса Планка и их коллеги из университетов Лёвена (Бельгия), Йены, Кассель-Витценхаузен, Галле, Бонна и Бремена, а также из Института исследования природных продуктов и биологии инфекций имени Лейбница и Института Лейбница Photonic Technology в Йене теперь более внимательно изучила взаимодействие растений и нематод в контексте устойчивости к восприимчивости.
Они сравнили два сорта банана, устойчивый и восприимчивый, и изучили их защитные реакции на Radopholus similis.Фенилфеналеноны: локальное накопление защитных веществ в инфицированных участках тканей корня препятствует дальнейшему размножению вредителя.Исследователи использовали современные методы спектроскопического анализа и визуализации и смогли идентифицировать и локализовать защитные вещества в корнях банана: растения накапливали так называемые фенилфеналеноны только в инфицированных областях своих корней, но не в здоровых тканях. Это имело место как для устойчивых, так и для восприимчивых сортов бананов.
Однако концентрация наиболее активного соединения анигоруфона была намного выше в непосредственной близости от поражений на корнях устойчивых бананов по сравнению с инфицированными тканями корней чувствительных к нематодам растений банана. "Производство токсина само по себе не отвечает за устойчивость бананового растения к нематодам. Это разница в концентрации в определенных областях корней, которая особенно высока в точном месте атаки нематод, что имеет значение и придает устойчивость. «Мы измерили гораздо более высокие концентрации токсина в этих локализованных регионах у устойчивых сортов бананов», — резюмирует результаты Дирк Хольшер.
Липидные капли, содержащие активные соединения, видимые у нематодыТоксическое действие анигоруфона и других веществ было проверено на живых нематодах. Оказалось, что на самом деле наиболее токсичным для организма вредителя оказался анигоруфон. Используя методы визуализации, исследователи смогли визуализировать токсин растений в теле аскариды.
Там жирорастворимый анигоруфон накапливался в липидных каплях, которые увеличивались в размере по мере сближения и, наконец, убивали нематоду. Почему образуются эти сложные липидные капли и почему нематоды не могут метаболизировать или выделять токсин, еще предстоит выяснить. Однако вполне вероятно, что растущие липидные капли вытесняют внутренние органы нематоды, вызывая в конечном итоге метаболическую дисфункцию.Теперь ученые попытаются выяснить, как устойчивые растения банана биосинтезируют и перемещают защитные соединения на молекулярном уровне.
Такое понимание даст важные подсказки для создания разновидностей бананов, устойчивых к нематодам. Это могло бы помочь свести к минимуму чрезмерное использование высокотоксичных пестицидов на банановых плантациях, которое подвергает опасности окружающую среду и жизни людей.