Предательский симбиоз

Голова картофельной тли. Фото: aphid.aphidnet.org

Полезные бактерии в слюнных железах тли оказались двойными агентами, выяснили биологи

Александр Телишев

3 июня, 2014 16:10

3 мин

Бактерии-симбионты тли иногда выдают насекомое растению, выделяя большое количество белковых молекул в его слюну, которая, попадая в побеги, включает «сигнал тревоги». К такому выводу пришли американские биологи, опубликовавшие статью в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences

На сегодняшний день ученым известны около четырех тысяч видов тли. Почти все разновидности этих насекомых являются так называемыми «суперорганизмами». Тля не может нормально жить и размножаться без симбиотических бактерий из рода Buchnera внутри ее пищеварительной системы. Эти микробы поставляют насекомым те аминокислоты, которые не содержатся в соке растений и которые тля не может производить самостоятельно. В свою очередь, за сотни миллионов лет совместной жизни бактерии потеряли несколько десятков ключевых генов, без которых они уже не могут существовать вне пределов кишечника и слюнных желез тли. По этой причине многие биологи считают микробов и насекомых единым целым.

Стивен Бриггс из университета Калифорнии в Риверсайде (США) и его коллеги пытались выяснить, как картофельная тля (Macrosiphum euphorbiae) может часами беспрепятственно выкачивать соки из растений. Недавно ученые выяснили, что в этом виновата слюна насекомых, которая играет роль своеобразного обезболивающего. Она отключает иммунитет растения и препятствует выделению опасных для насекомого токсинов.

Руководствуясь этой идеей, группа Бриггса попыталась найти ключевые компоненты этого «фитотранквилизатора». Ученые проанализировали химический состав слюны 100 тысяч особей картофельной тли и составили каталог содержавшихся в ней белков.

Бактерии из рода Buchnera внутри клетки. Фото: plosbiology.org

Оказалось, что не все цепочки аминокислот были произведены клетками насекомых и около дюжины из найденных белков могли сформироваться только внутри их бактерий. Ученые решили проверить, не являются ли эти вещества основой «обезболивающего», вколов небольшие дозы бактериальных белков в побеги растений. Однако после инъекций клетки сельскохозяйственных культур начали выделять токсины и другие защитные вещества.

Ученые попытались использовать этот эффект для защиты растений от тли при помощи генной терапии. Они вмонтировали в клетки листьев и побегов помидоров бактериальный ген GroEL, содержавший в себе «инструкции» для сборки молекул одного из таких белков.

Когда ростки трансгенных томатов выросли, биологи высадили на них нескольких тлей и проследили за ростом колонии. Число насекомых на таких растениях увеличивалось заметно медленнее, чем на «нормальных» помидорах, что подтвердило подозрения биологов — GroEL и другие бактериальные белки действительно «выдают» тлей растениям.

«Мы уже знали, что появление молекул GroEL включает иммунную систему в организме животных, однако никто и не подозревал, что нечто подобное происходит и с растениями. Учитывая, что практические все тли содержат в себе колонии Buchnera, их слюна должна содержать в себе большое количество этого белка, который будет выдавать их присутствие. Мы пока не знаем, как растения распознают его молекулы, однако теперь мы можем использовать GroEL для создания несъедобных для тли трансгенных сортов сельскохозяйственных культур», — заключает другой автор статьи, Исгухи Калошиан из университета Калифорнии в Риверсайде.

ТЕГИ

поддержать проект

Для поднятия хорошего настроения, вы можете угостить наших редакторов чашечкой кофе

Маленькая чашка кофе