Кукуруза использует летучий газ для защиты от вредителей в плотных посадках

Модель, иллюстрирующая, как плотная посадка запускает обратную связь между растением и почвой для усиления устойчивости кукурузы. Автор: Science (2025). DOI: 10.1126/science.adv6675

Когда поля кукурузы становятся слишком густыми, растения сигнализируют друг другу, чтобы усилить свою защиту. Исследовательская группа под руководством Дуншэна Го из Чжэцзянского университета обнаружила, что в условиях скученности растения кукурузы выделяют в воздух летучий газ под названием линалоол. Когда он достигает соседних растений, газ запускает защитную реакцию в их корнях.

Хотя близкая посадка сельскохозяйственных культур может увеличить размер урожая, она также повышает риск заражения патогенами и вредителями, такими как гусеницы и африканский кукурузный мотылёк. В таких условиях кукуруза не остаётся пассивной. Уже было известно, что растения могут менять свою форму в условиях скученности, например, расти выше, чтобы получить больше солнечного света, но об их иммунном ответе было известно меньше.

Исследовательская группа сообщает, что на плотных полях линалоол действует как сигнал тревоги, заставляя корни соседних растений увеличивать выработку жасмонатов и других растительных гормонов. Это, в свою очередь, приводит к увеличению утечки бензоксазиноидов в почву вокруг корней.

Этот класс химических защитных соединений растений изменяет бактериальный состав почвы, тем самым защищая растения от вредителей. И защитная реакция происходит быстро — повышенная защита от гусениц наблюдается уже через три дня роста в условиях высокой плотности.

Однако, как отмечают исследователи по результатам полевых исследований, есть и обратная сторона. Этот защитный импульс происходит за счёт снижения роста, поскольку растения направляют больше ресурсов на защиту, а не на рост.

Учёные также показали, что почва, изменённая густо посаженными культурами кукурузы, обеспечивала постоянную защиту для новых культур даже от разных вредителей. Последующие посадки были защищены от нематод и других патогенов, а не только от насекомых. Это говорит о том, что защитная готовность кукурузы сохраняется в почве долгое время после сбора первоначального урожая.

Прокормить мир

Исследование имеет очевидную пользу для будущего сельского хозяйства, как заявляют учёные в своей статье, опубликованной в журнале Science. «Использование этого естественного защитного пути с помощью селекции, микробных инокулянтов или синтетической биологии может позволить создание более устойчивых культур, требующих меньшего количества химических inputs».

Кукуруза является основным продуктом питания миллионов людей во всём мире, поэтому понимание её защитных механизмов имеет огромное значение. Более широкий смысл этого исследования заключается в том, что оно может помочь решить проблему питания растущего global населения при минимизации использования пестицидов и связанного с ними воздействия на окружающую среду.

В Science также была опубликована перспективная статья об этом исследовании.

Больше информации: Dongsheng Guo et al, Linalool-triggered plant-soil feedback drives defense adaptation in dense maize plantings, Science (2025). DOI: 10.1126/science.adv6675
Niklas Schandry et al, The scent of a crowd, Science (2025). DOI: 10.1126/science.adz7633