Кукуруза действительно любит пространство — настолько, что у неё есть уникальный способ сообщить своим собратьям, если на поле становится слишком тесно. И дело не в клаустрофобии. Исследователи обнаружили, что кукуруза (Zea mays) запускает газообразный защитный механизм, чтобы защитить себя и окружающие растения от потенциально опасных вредителей и патогенов.
Команда из Китайского университета Чжэцзян недавно изучила условия выращивания кукурузы в тесноте, чтобы понять, как ограниченное пространство влияет на внешние угрозы, включая прожорливых насекомых и микробные заболевания. После проведения летучего профиля на нескольких опытных полях с кукурузой учёные-аграрии выяснили, что определённые условия запускают иммунный ответ растения, подобно тому, как оно может физически корректировать форму роста, чтобы максимально использовать солнечный свет.
Исследователи вскоре заметили каскад химических событий в сильно загущённых полях. Как только растение кукурузы ощущало, что окружающие его «зелёные стены» смыкаются, оно начинало выделять летучий газ под названием линалоол. Терпеновый спирт производится несколькими видами растений и используется во многих парфюмах и чистящих средствах. Его часто описывают как обладающий сложным цветочным ароматом, напоминающим пряное дерево или французскую лаванду.
📊 Модель, иллюстрирующая, как плотная посадка запускает обратную связь между растениями и почвой, повышая устойчивость кукурузы. Источник: Science.
Кукуруза, обнаружившая эти пары, впоследствии увеличивала выработку гормонов в корнях, таких как жасмоновая кислота. Корни затем выделяли дополнительные бензоксазиноиды — класс химических соединений, способных изменять состав бактерий в почве, чтобы защитить растения от голодных вредителей.
В статье, сопровождающей исследование, опубликованное в журнале Science, объясняется: «При превышении пороговой концентрации линалоол вызывает химическую реакцию в корнях растений кукурузы (Zea mays). Это в конечном итоге приводит к изменению микробного сообщества в почве — микробиома, что оказывает длительное влияние на рост растений и их защиту».
Команда отметила, что поля с высокой плотностью посадки кукурузы усилили свою химическую защиту от врагов-гусениц всего за три дня. Эти едва заметные изменения в почве сохранялись гораздо дольше первоначального урожая. Последующие поколения кукурузы, по-видимому, лучше сопротивлялись не только гусеницам, но и почвенным патогенам и нематодам. Это указывает на то, что на густо засеянном поле состав почвы меняется таким образом, чтобы повысить выживаемость будущих растений.
Однако у этой гениальной защиты есть и обратная сторона. Авторы исследования отмечают, что в таких ситуациях кукуруза снижала общие темпы роста, поскольку больше ресурсов направлялось на защитные реакции. Несмотря на это, открытие может вскоре предоставить фермерам более эффективные и экологичные стратегии защиты своих посевов без использования вредных пестицидов.
«Использование этого естественного защитного пути с помощью селекции, микробных инокулянтов или синтетической биологии может позволить создать более устойчивые культуры, требующие меньшего количества химических веществ», — заключили авторы исследования.