Вирусы риса манипулируют защитой растений, чтобы защитить насекомых-переносчиков

Цикадки и пенницы не только питаются растениями риса, но и служат высокоэффективными переносчиками растительных вирусов, наносящих значительный ущерб урожаю во всём мире. Примечательно, что их устойчивая способность уклоняться от естественных врагов — не просто случайность, а результат тонкого воздействия вирусов, которые они переносят.

Автор: Ashutosh Sonwani from Pexels

Исследование под руководством профессора Чжан Сяомина из Института зоологии Китайской академии наук (CAS), проведённое совместно с группой профессора Яна Т. Болдуина из Центра передового опыта в области молекулярных наук о растениях CAS, выявило новую экологическую стратегию.

Вместо того чтобы пассивно «путешествовать» внутри насекомых-переносчиков, вирусы риса активно манипулируют защитными путями растений, чтобы защитить своих носителей. Это открытие меняет наше понимание взаимодействий «растение–вирус–насекомое–паразитоид» и даёт новые идеи для устойчивого управления вредителями и патогенами.

Результаты были опубликованы в журнале Science Advances.

Как рис защищается

В нормальных условиях растения риса реагируют на атаки мелкой коричневой цикадки и других насекомых-фитофагов, выделяя метилсалицилат (MeSA) — летучее органическое соединение, которое служит химическим сигналом бедствия.

MeSA не только отпугивает растительноядных насекомых, но и привлекает их естественных врагов, таких как паразитические наездники. Эти осы откладывают яйца внутрь яиц вредителей, эффективно подавляя их популяции и формируя критическую линию косвенной защиты растений.

Предложенная модель, иллюстрирующая, как вирусы, поражающие рис, ослабляют косвенную защиту от насекомых-переносчиков. Автор: Лаборатория Чжан Сяомина

Как вирусы нарушают защиту

Однако вирусы, переносимые насекомыми, такие как вирус полосатой мозаики риса (Rice Stripe Virus), передаваемый мелкой коричневой цикадкой, могут нарушить эту систему защиты. С помощью своего белка NS2 эти вирусы подавляют биосинтез MeSA и фактически «заглушают» тревожный сигнал растения.

В результате паразитические наездники больше не привлекаются, а насекомые-переносчики вируса получают эффективную защиту. Создаётся самоподдерживающийся цикл: вирусы защищают своих переносчиков, а те, в свою очередь, способствуют передаче вируса.

Восстановление экологического баланса

Чтобы разорвать этот цикл, исследователи провели крупномасштабные полевые эксперименты в течение двух лет подряд в Цзюйжуне, провинция Цзянсу. Разместив в рисовых чеках диспенсеры с медленным высвобождением MeSA, они восстановили нарушенную передачу сигналов растения.

Результаты показали, что численность паразитических наездников значительно возросла, популяции вредителей сократились, а уровень паразитирования яиц вырос примерно с 40% на заражённых вирусом полях до более чем 60% — достигнув уровня, наблюдаемого на свободных от вируса полях. При этом передача вируса была эффективно подавлена.

Поскольку MeSA является естественным метаболитом, производимым растениями риса, эта стратегия экологически безопасна, не вызывает химического загрязнения и вряд ли вызовет резистентность. Вместо того чтобы полностью уничтожать вредителей, она восстанавливает нарушенные экологические взаимодействия и реактивирует природные механизмы контроля над вредителями.

Больше информации: Qing Liu et al, Arboviruses manipulate rice's volatile emissions, protecting insect vectors from natural enemies in the field, Science Advances (2026). DOI: 10.1126/sciadv.aeb5215. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aeb5215

Источник: Chinese Academy of Sciences

ИИ: Это исследование — прекрасный пример того, как понимание сложных экологических взаимосвязей может привести к созданию умных и устойчивых методов защиты растений, которые работают с природой, а не против неё.