Одуванчики — эксперты по выживаниюОдуванчики (Taraxacum officinale agg.) — хорошо известные растения европейского и азиатского происхождения, которые распространились по большей части умеренного пояса. Детям нравятся их желтые цветы и еще больше пушистые семенные головки с их парашютоподобными семенами, которые могут переноситься ветром на большие расстояния. Молодые растения растут с такой силой, что могут пробить даже асфальт.
Поэтому одуванчики стали символом выживания в современных городах.На полях и лугах растение должно отбиваться от многих травоядных, в том числе от личинок журавля. Обыкновенный хуй (Melolontha melolontha) проводит первые три года своего жизненного цикла под землей в качестве личинки, питающейся корнями различных растений.
Одно из его любимых блюд — корни одуванчика. Как и многие другие растения, одуванчики вырабатывают вторичные метаболиты, чтобы защитить себя от травоядных. Некоторые из этих защитных средств, такие как терпены и фенолы, представляют фармацевтический интерес и считаются многообещающими противораковыми средствами.
Наиболее важными метаболитами одуванчика являются горькие вещества, которые особенно содержатся в молочном соке, называемом латексом, который содержится почти в десяти процентах всех цветущих растений.Почему латекс из одуванчиков горькийУченые из Департамента биохимии и их коллеги из Бернского университета внимательно изучили латекс одуванчика. Ученые обнаружили самую высокую концентрацию горького латекса в корнях одуванчиков.
Одуванчикам нужно очень сильно защищать свои корни, потому что они являются основными органами хранения питательных веществ, которые способствуют росту ранней весной.Один-единственный защитный химикат защищает растение
Сначала ученые проверили, связаны ли латексные соединения, продуцируемые корнями одуванчика, с развитием личинок журавля. Они также хотели знать, оказывают ли эти соединения положительное влияние на приспособленность и репродуктивный успех одуванчиков при атаке Melolontha melolontha.
Анализ компонентов латекса одуванчиков показал, что одно отдельное вещество отрицательно влияет на рост личинок журавля. Это вещество было идентифицировано как сесквитерпеновый лактон,? -D-глюкопиранозиловый эфир тараксиновой кислоты (TA-G). Когда очищенное вещество добавлялось к искусственной диете личинок в экологически значимых количествах, личинок кормилось значительно меньше.Исследователям удалось идентифицировать фермент и ген, ответственные за образование предшественника биосинтеза TA-G, и поэтому они смогли создать растения с более низким TA-G.
Корни инженерных растений с меньшим количеством TA-G были значительно больше поражены личинками журавля. Химический состав латекса варьируется в зависимости от натуральных линий одуванчиков. Обычный садовый эксперимент с разными линиями показал, что растения, которые производят большее количество TA-G, сохраняют более высокую вегетативную и репродуктивную пригодность, когда они прикрепляются личинками журавля. «Для меня самым большим сюрпризом было узнать, что одно соединение действительно отвечает за защитную функцию», — говорит Джонатан Гершензон, глава отдела биохимии Института Макса Планка в Йене. «Латекс одуванчиков и других растений состоит из такой смеси веществ, что не всегда казалось правдой, что одно химическое вещество само по себе играет такую защитную роль против насекомых, которые мы изучали».Комбинация подходов как залог успеха«Очевидно, что для успеха наших исследований решающее значение имела комбинация методов», — объясняет Маттиас Эрб из Бернского университета, руководивший исследованием. «У каждого подхода есть свои недостатки, которые уравновешиваются сильными сторонами других.
Мы думаем, что этот тип междисциплинарных исследований может быть очень мощным для понимания биологических систем».В настоящее время ученые планируют дальнейшие эксперименты по изучению совместной эволюции одуванчиков и их корневых травоядных, чтобы выяснить, повлияло ли присутствие корнеплодов на защитную химию растений в ходе эволюции и проявляют ли насекомые адаптацию к одуванчику. защиты.