Тростниковая цикадка (Pentastiridius leporinus) изначально этот вид насекомых питался только тростником. Однако в течение нескольких лет он трансформировался в серьёзного вредителя, который поражает не только тростник, но и сахарную свёклу, картофель, морковь и лук. Несмотря на то, что само насекомое не наносит растениям значительного вреда, оно является переносчиком болезнетворных бактерий, вызывающих заболевания и приводящих к масштабным потерям урожая, особенно при выращивании сахарной свёклы и картофеля. Это связано с воздействием двух бактериальных патогенов: один из них вызывает SBR (синдром низкого содержания сахара), а другой — столбур — инфекционное заболевание растений семейства паслёновых.
Ученые из Института химической экологии, входящего в Общество Макса Планка, расположенного в Йене изучили, как это насекомое так быстро распространилось и какую роль в этом процессе могла сыграть его микробная флора. Ученые применяли современные методы секвенирования и флуоресцентную in situ гибридизацию, чтобы идентифицировать микробное сообщество и определить, где оно находится в теле насекомого. Работа опубликована в журнале mBio.
«Нам удалось установить, что тростниковая цикадка переносит не менее семи видов бактерий. Три из них жизненно необходимы для цикадки. Эти симбионты располагаются в конкретных органах и передаются потомству вместе с яйцами. Бактерии участвуют в процессе питания цикадки, синтезируя незаменимые аминокислоты и витамины. Два других вида бактерий вызывают заболевания растений, такие как SBR и столбур. Эти патогены передаются от цикадок к растениям-хозяевам, что существенно усиливает негативное воздействие цикадок. Значение двух оставшихся бактерий остаётся невыясненным», — отмечает ведущий автор исследования Хайко Фогель.
Существуют две бактерии, вызывающие заболевания растений Candidatus Arsenophonus phytopathogenicus, вызывающая SBR, и Candidatus Phytoplasma solani, вызывающая столбур. Исследовательская группа выявила дополнительные пять видов бактерий в различных органах тростниковой цикадки. Роды Purcelliella, Karelsulcia и Vidania являются симбионтами, которые питаются соком растений. Эти бактерии компенсируют недостаток питательных веществ, предоставляя незаменимые аминокислоты и витамины группы B или способствуя биосинтезу этих веществ. Значение родов Rickettsia и Wolbachia для насекомых-хозяев остаётся неопределенным. «Мы были особенно поражены разнообразием микробов», — говорит Мартин Кальтенпот, руководитель отдела симбиоза насекомых в Институте Макса Планка.
Механизмы адаптации тростниковой цикадки к различным защитным свойствам растений-хозяев до сих пор остаются неясными. В этом процессе, вероятно, задействованы как бактерии, провоцирующие заболевания растений, так и симбионты.
Полученные данные являются основой для создания специализированных методов контроля над бактериальными симбионтами тростниковой цикадки. Одним из возможных решений является ингибирование синтеза определенных белков слюны у цикадок посредством РНК-интерференции. Для этого в организм цикадки вводят двухцепочечную РНК (дцРНК), которая воздействует на конкретный ген. «Сейчас мы работаем над созданием спреев на основе дцРНК для безопасного и точного уничтожения тростниковой цикадки и других вредителей», — отмечает Андреас Вильцинскас из Институт молекулярной биологии и прикладной экологии имени Фраунгофера .
Предстоит проведение дополнительных исследований, направленных на более глубокое изучение роли микроорганизмов, живущих в симбиозе с тростниковой цикадкой, особенностей их взаимодействия и выявление возможных методов борьбы с этим значительным вредителем сельского хозяйства.
[Фото: Бенджамин Вайс, Институт химической экологии им. Макса Планка ]