Мільйони хвойних дерев були знищені по всій Європі через нашестя євразійського ялинового короїда ( Ips typographus ), і гриби, можливо, допомагають створінням, які вбивають дерева, маніпулюючи природним захистом дерева.
Згідно з новим дослідженням, крихітні жуки можуть нюхати ароматичні сполуки, що виробляються їхніми симбіотичними партнерами – грибами – розщеплюючи смолу дерев, що полегшує жукам пошук відповідних дерев для їжі та народження дітей.
Автори дослідження кажуть, що краще розуміння того, як ці сполуки впливають на напади жуків-короїдів, може допомогти захистити хвойні дерева Європи, і це важливо, оскільки зміна клімату робить європейські ліси більш вразливими до вторгнень комах .
I. typographus довжиною приблизно 5 міліметрів може відносно швидко вбивати дорослі дерева , що пояснюється тим фактом, що вони нападають у великій кількості, щоб здолати захист дерева, і тим, як вони вводять грибкових симбіонтів, які допомагають жукам вторгнутися та осісти в ньому. дерево.
Багато взаємодій між комахами та рослинами, які їх приймають, пов’язують із запашними сполуками. Дерева створюють складну суміш сполук, щоб відлякувати, вловлювати або отруювати комах, які їх поїдають, і дружні гриби, які живуть з комахами в ектосимбіотичних стосунках.
Ми знаємо, що жуки використовують феромони, щоб залучити новобранців для масових атак; сполуки, які виробляє «переможене» дерево, також стадо інших жуків. Однак роль феромонів у підтримці грибкового симбіозу недостатньо вивчена.
Здатність жуків-короїдів долати потужну захисну систему хвойних дерев спонукала деяких вчених задуматися, чи можуть допомогти гриби, оскільки гриби виробляють власну потужну суміш летких хімічних речовин. І жуки переважно націлюються на дерева, заражені симбіотичними грибами.
У попередніх дослідженнях автори показали , що I. typographus міг ідентифікувати своїх грибних симбіонтів із родів Grosmannia , Endoconidiophora та Ophiostoma за їхніми хімічними сполуками.
Тепер вони показали, що Grosmannia penicillata та інші симбіонти грибів метаболізують сполуки ялинової смоли з ялини звичайної ( Picea abies ), яка є деревом-господарем жука, змінюючи аромат на привабливу суміш кисневих похідних.
«Ми вже змогли показати, що жуки-короїди приваблюються своїми грибковими товаришами, коли їх культивують на стандартному середовищі росту грибів», — говорить провідний автор Дінешкумар Кандасамі, біохімік з Університету Лунда у Швеції.
«Тепер ми хотіли знати, що станеться, якщо вирощувати гриби на більш природному середовищі з додаванням порошку ялинової кори. Чи приваблюють зараз жуків гриби?»
Команда дослідників з Європи та Південної Африки провела серію тестів у лабораторії з жуками-короїдами та зразками кори норвезьких ялин, щоб з’ясувати, які хімічні сигнали використовують жуки, щоб знайти дерева, заражені грибком.
Вони виявили, що гриб G. penicillata розщеплює хімічні речовини в смолі кори, відомі як монотерпени, на нові сполуки, і що через 12 днів після грибкового зараження ці сполуки становили більшу частину хімічних речовин, які виділяли зразки кори.
Специфічні феромони в корі приваблювали жуків, а самки, зокрема, більше цікавилися феромонами на корі ялини, коли були присутні симбіотичні гриби.
Дослідники також виявили, що I. typographus має виділені нюхові нейрони, чутливі до цих кисневих сполук. Інший тип гриба під назвою Trichoderma sp ., шкідливий для жуків-короїдів, також був випробуваний, і він також виробляв кисневі метаболіти, але I. typographus ними не цікавився.
Кандасамі та його колеги з подивом виявили, що коли симбіонти грибів виростали на корі ялини, жуки притягувалися до кори та прокладали в ній тунелі.
Результати показують, що жуки-короїди відчувають запах сумішей сполук, які виробляють гриби, і слідкують за запахом залежно від того, чи є ці гриби їхніми симбіотичними партнерами чи небезпекою для них.
Насичені киснем метаболіти можуть допомогти жукам визначити, чи присутній грибок, наскільки добре дерево-господар захищає себе, чи гриби переповнюють його, а також знайти потенційні місця живлення та розмноження.
«Здатність гриба метаболізувати смоляні компоненти, які спочатку вироблялися деревом як захист, може вказувати на те, які гриби вірулентні та можуть стати хорошими партнерами для жука», — каже Джонатан Гершензон, біохімік з Інституту хімії Макса Планка . Екологія.
Але хоча феромони гриба можуть бути руйнівними для дерев, це може бути секретним інгредієнтом для кращого контролю над нашестям жуків.
В цей час методи боротьби зі шкідниками використовують лише феромони жуків для залучення жертв, але вони не дуже ефективні. Додавання грибкових хімікатів до суміші може стати ключем до потрапляння більшої кількості жуків у феромонні пастки та збереження більшої кількості дерев.
