Вирус стал союзником растений в борьбе за опылителей

Биологи из Университета Кембриджа и Ротамстедской опытной станции обнаружили необычный пример того, как паразитизм может превращаться во взаимовыгодное сотрудничество. Оказалось, что один из вирусов растений способен менять метаболизм в помидорах, делая их более привлекательными для опылителей. Однако эти изменения выгодны и для самого паразита— за счет сотрудничества подавляется распространение растений, устойчивых к вирусу. Исследование опубликовано в журнале PLoS Pathogens, кратко о нем сообщает пресс-релиз университета.

Авторы изучали, как влияет заражение вирусом мозаики огурцов (cucumber mosaic virus, CMV) на привлекательность для опылителей растений двух видов — томатов Solanum lycopersicum и резуховидки Таля Arabidopsis thaliana. Для этого биологи помещали на специальной арене по пять растений — здоровых и зараженных — и следили за тем, к каким из них будут чаще подлетать шмели Bombus terrestris. Растения предварительно покрывали непрозрачными пористыми колпаками, пропускающими воздух, но не позволяющими насекомым прикасаться к цветкам.

В случае резуховидки шмели одинаково часто выбирали здоровые и больные растения. Однако в эксперименте с томатами биологи заметили, что опылители выбирали зараженные растения почти в три раза чаще, чем здоровые, причем такая картина наблюдалась как для цветущих, так и для не цветущих растений. 

Чтобы объяснить результаты эксперимента, исследователи  провели несколько дополнительных опытов. В частности, ученые заразили томаты мутантным вирусом, у которого был удален ген, отвечающий за подавление РНК-интерференции (механизма защиты клетки от вирусов). Оказалось, что в этом случае шмели почти не отличали зараженное растение от здорового. Более того, при выборе между томатом, пораженным обычным вирусом, и томатом, пораженным мутантом, шмели в два раза чаще выбирали растение с обычным вирусом. 

Авторы также сравнили количества летучих веществ в здоровых и пораженных растениях с помощью газовой хроматографии. Оказалось, что в сухом веществе томатов, пораженных вирусом мозаики огурцов, гораздо больше пинена и цимена — веществ, которые хорошо знакомы насекомым. В частности, пинены используются в химической коммуникации между насекомыми.

По словам биологов, такой «побочный эффект» заражения выгоден не только растению, но и самому вирусу. Математическое моделирование показало, что если в популяции есть особи, устойчивые к вирусу, то преимущественное опыление зараженных растений не позволит устойчивым особям полностью вытеснить неустойчивых. 

Ранее было известно что вирус мозаики огурцов делает растения более привлекательными для других паразитов, например тлей. Это также связано с изменениями в метаболизме. Однако влияние вируса на насекомых-опылителей изучено не было.

Впервые вирус был обнаружен в огурцах, благодаря чему и получил такое название. Позднее ученые выяснили, что он поражает гораздо большее количество растений: от дынь и бобов до томатов и моркови. Он вызывает серьезные изменения в метаболизме растений и может снижать их урожайность. Внешне вирус проявляется в виде пятен на листьях и плодах, а его основной переносчик — тля.

Ранее химики из Университета Индианы разработали методику для изоляции и защиты вируса, родственного мозаике огурца, — мозаики костра. Она заключается в постройке вокруг вириона металлорганического каркаса мономолекулярной толщины. Еще один известный «родственник» — табачная мозаика, часто используемая нанотехнологами за способность к самосборке.

Владимир Королёв