Když housenky okusují sazenice kukuřice, brání se tím, že uvolňují vonné sloučeniny, které přitahují parazitické vosy, jejichž larvy housenku konzumují – ale ne všechny odrůdy kukuřice jsou stejně účinné v poskytování chemického signálu o pomoc.
Výzkumní pracovníci na Univerzitě Martina Luthera Halle-Wittenberg v Německu, Cornell University a Boyce Thompson Institute (BTI) použili 26 odrůd kukuřice k identifikaci genů odpovědných za vysílání tohoto "Pomozte mi!" signál pro parazitické vosy. Jejich studie publikovaná v The Plant Cell vyplňuje několik mezer v našich znalostech o enzymech, které vytvářejí tyto vonné sloučeniny, které se nazývají terpeny. Šlechtěním pro nejúčinnější geny pro produkci terpenů by šlechtitelé mohli vyvinout odrůdy kukuřice, které jsou schopny lépe chránit před útoky housenek.
„Tento výzkum velmi pěkně demonstruje, jak spolupráce mezi vědci s různými oblastmi odborných znalostí, od genomiky po chemii malých molekul, může vést k novým pohledům na obranný metabolismus rostlin,“řekl profesor BTI Georg Jander, spoluautor. papíru.
Jemné, mladé sazenice kukuřice nemají silné stonky a vláknité listy, které by se bránily, takže housenky, včetně červce bavlníkového, červce řepy a dalších škůdců, mohou na farmářském poli napáchat obrovské škody. Poté, co larvy poškodí listy sazenic krmením, začnou rostliny syntetizovat směs terpenů, které mají silné aroma. Parazitické vosy se učí rozpoznávat tyto chemikálie jako pach okusujících larev a sestupují, aby nakladly vajíčka do těl housenek. Poté, co mladá vosa smrtelně zkonzumuje vnitřní orgány housenky, vynoří se z těla. V polních experimentech cílené uvolňování terpenů kolem rostlin kukuřice snižuje poškození hladovými housenkami.
Annett Richter, hlavní autorka článku a nyní postdoktorandka v Janderově laboratoři v BTI, testovala různé odrůdy kukuřice a zjistila, že produkují terpeny v řadě směsí a množství pro obranu. Tuto práci dělala jako součást svého doktorandského výzkumu u vedoucího autora Jörga Degenhardta na Univerzitě Martina Luthera. S pomocí vědců v laboratoři Eda Bucklera, profesora Cornell a vědce USDA-Agricultural Research Station, výzkumníci zkoumali genomy 26 odrůd kukuřice, aby hledali genetické vazby na produkci terpenů a mapovali je na jejich umístění na chromozomech.
Použitím genů z těchto chromozomálních oblastí Richter identifikoval tři nové enzymy, které fungují v drahách syntézy terpenů za vzniku linaloolu, nerolidolu a dalších terpenů. Kromě toho, že je užitečný pro obranu kukuřice, je linalool běžnou složkou parfémů a kosmetiky, protože má květinovou citrusovou vůni.
"S těmito informacemi jsme provedli mapovací analýzu, abychom mohli zjistit, který gen je důležitý pro který těkavý," řekl Richter. "Je zajímavé vědět, kde jsou tyto geny lokalizovány, protože pak můžete tuto odrůdu zkřížit na linie, které je nejsou schopny produkovat."
Nyní s otázkou, které geny jsou zodpovědné za jaké terpeny, Richter přejde ke studiu toho, jak jsou tyto geny regulovány. S lepším pochopením genetiky a regulace produkce terpenů mohou výzkumníci využít šlechtění ke zlepšení těchto vlastností v různých liniích, aby vytvořili kukuřici odolnější vůči housenkám.
"Cílem je zlepšit nestálé signály jejich přirozené obranyschopnosti a nyní mají chovatelé příležitost tyto obranné geny využít." řekl Richter.
