Кора смрче садржи висок ниво фенолних једињења која помажу у заштити дрвећа од штетних гљивица. Истраживачи са Института Макс Планк за хемијску екологију у Јени желели су да схвате како се ове хемијске одбране крећу кроз мрежу шумске хране. Њихов рад се фокусирао на смрченог поткорњака (Ипс типограпхус), који конзумира ова једињења док се храни ткивом дрвета. Научници су питали да ли бубе могу поново да искористе одбрамбене хемикалије дрвета да се заштите од гљивичних инфекција.
Да би истражио овај процес, тим је користио напредне алате, укључујући масену спектрометрију и нуклеарну магнетну резонанцу (НМР) да идентификује одбрамбене хемикалије које производи стабла смрче и прати како их поткорњаци обрађују. Истраживачи су открили да бубе које се хране дрвећем смрче апсорбују одбрамбена једињења из флоема, посебно фенолне гликозиде као што су стилбени и флавоноиди.
Унутар буба, ова једињења су хемијски измењена. Инсекти их претварају у агликоне, који више не садрже молекуле шећера и имају много јаче антимикробно дејство. Ове трансформисане хемикалије обезбеђују бубама ефикасну заштиту од гљивичних патогена. „Нисмо очекивали да ће бубе моћи да претворе одбрану смрче у токсичније деривате на тако циљани начин“, рекао је главни аутор Руо Сун са Одељења за биохемију.
Гљивица која може онемогућити хемијску одбрану буба
Научници су затим испитали како ова одбрана буба утиче на гљивицу Беаувериа бассиана. „Иако ова гљива у прошлости није била ефикасна у контроли поткорњака, пронашли смо сојеве који су их природно заразили и убили. Због тога смо желели да поближе истражимо како су успели да успешно заразе бубе“, објашњава Руо Сун.
Лабораторијске анализе и тестови ензима показали су да гљива користи стратегију детоксикације у два корака. Први корак је гликозилација, која додаје шећер назад на токсичне агликоне. Други корак је метилација, која везује метил групу за шећер. Коначна једињења, позната као метилгликозиди, нису штетна за Беаувериа бассиана.
Ова хемијска модификација неочекивано помаже гљивици да инфицира бубе, посебно оне које су се раније храниле ткивом смрче богатим фенолним једињењима. Метилгликозиди су такође отпорни на ензиме буба који би их нормално разбили и повратили њихову токсичност хидролизом.
Студије гена потврђују механизам детоксикације
Да би потврдили важност овог пута, истраживачи су онемогућили гене одговорне за метилгликозилацију у Беаувериа бассиана. Гљиве без ових гена биле су много мање успешне у инфицирању поткорњака, што показује да је процес детоксикације критичан за превазилажење хемијске одбране буба.
Студија показује да се хемикалије за одбрану дрвета могу више пута мењати док прелазе са биљака на инсекте, а затим на патогене. Ове промене имају велике импликације на текућу еволуциону борбу између дрвећа, штеточина и гљива. „Показали смо да поткорњак може кооптирати одбрамбене једињења дрвета да би се одбранио од сопствених непријатеља. Међутим, пошто један од непријатеља, гљива Беаувериа бассианаје развио способност детоксикације ове антимикробне одбране, може успешно заразити поткорњаке и тако заправо помоћи дрвету у његовој борби против поткорњака“, резимира вођа студије Џонатан Гершензон.
Побољшање биолошке контроле поткорњака
Налази могу помоћи научницима да развију ефикасније методе биолошке контроле. „Сада када знамо који сојеви гљивица толеришу антимикробна фенолна једињења поткорњака, можемо да користимо ове сојеве за ефикаснију борбу против поткорњака“, каже Руо Сун. Студија такође наглашава потребу да се испита да ли су штеточине развиле отпорност или стратегије детоксикације када се користе биолошки пестициди.
У будућим истраживањима, тим планира да истражи колико је чест пут детоксикације метилгликозилацијом код различитих сојева Беаувериа бассиана и код других гљива које инфицирају поткорњака. Они такође имају за циљ да разумеју како овај пут интерагује са другим особинама патогена које утичу на успех инфекције.
