Časopis Simbioza

Svet informacija biološke zajednice

Biologija Najnovije 

Odbrambeni mehanizmi biljke: Kako mikroskopski nabori na listu odbijaju herbivorne insekte?

Milica Zlatić , ,

Već milionima godina biljke i insekti međusobno koevoluiraju. Ovaj kompleksan proces podrazumeva pojavu istovremene evolucije različitih vrsta koje stupaju u interakcije. Svaka evolutivna promena jedne vrste je uslovljena promenama koje su se ostvarile kod druge vrste, kao što je to slučaj sa kopnenim biljkama i insektima, ali i kičmenjačkim grupama. U novoj studiji naučnici su identifikovali još jednu strategiju odbrane biljaka od herbivora.

„Biljke su zaista veoma dobre u preživljavanju”, govori Dana MekGregor, molekularni botaničar iz Rothamsted Research-a u Engleskoj. „Postoje odlični načini na koje one mogu promeniti svoju strukturu, hemiju ili fiziologiju kako bi sprečili herbivore da se hrane njihovim lišćem. To je samo još jedan primer toga kako biljke menjaju oblik kako bi sebi osigurale opstanak.”

Prikaz biljne vaši

Odbrambeni mehanizmi biljaka od herbivora

Ovi mehanizmi opisuju niz adaptacija koje su biljke kroz evoluciju razvile kako bi poboljšale svoj opstanak i reprodukciju. One poseduju čulo dodira, i zbog toga imaju razvijene strategije za odbranu. Mnoge biljke proizvode sekundarne metabolite koji utiču na ponašanje, razvoj ili opstanak herbivornih insekata. Ova hemijska jedinjenja mogu delovati kao repelenti ili toksini za životinje, ili mogu u velikoj meri smanjiti hranljivost same biljne vrste.  

Još neke odbrambene strategije podrazumevaju izbegavanje biljojeda u bilo kom periodu ili mestu, tako što biljke rastu na staništima kojima insekti ne mogu lako pristupiti, ili promenu sezonskih obrazaca rasta. Drugi mehanizam utiče na herbivore tako što ih usmerava ka ishrani manje značajnih delova biljaka, a u isto vreme poboljšava njihovu sposobnost da se oporave od štete koju je izazvao biljojed. Neke vrste čak podstiču prisustvo životinja koje su prirodni neprijatelji herbivora, kao što su predatori ili parazitoidi. Svaka vrsta odbrambenog mehanizma može biti konstitutivna ili indukovana. Prva je uvek prisutna u biljci, dok je indukovana zapravo reakcija na stres uzrokovan herbivorima.

Ukoliko biste voleli da pogledate kako se još biljke brane od biljojeda, možete pogledati ovaj Ted-ed video.

Šta pokazuje nova studija?

Biljke su se kroz mnoge strategije zaštitile od insekata, uključujući toksine niske hranljive vrednosti, lepljive smole ili oštro trnje, a sada su naučnici identifikovali još jedan primer: mikroskopske nabore koje otežavaju kretanje insekata po listu.

Na površini biljnih organa se često formira prevlaka koja smanjuje isparavanje vode, posreduje u razmeni gasova i štiti biljku od patogena. Na toj kutikuli često se obrazuju nabori. U novom istraživanju je otkriveno da, zajedno sa klizavom površinom samog omotača, sitni nabori takođe otežavaju kretanje insekata po toj površini. Pretpostavlja se da će nabori postati izraženiji kako list bude sazrevao i kutikula se bude razvijala.

Kako je izgledalo istraživanje? Naučnici su napravili silikonske replike ovih listova sa gumijevca (Hevea brasiliensis), u različitim fazama razvića. Ovo im je omogućilo na izmere isključivo efekte nabora kutikule, dakle strukturnih svojstava lista, na herbivore, a da klizavost kutikularne prevlake nema uticaj na eksperiment. Dalje u eksperimentu su na prednja krila osam krompirovih zlatica (Leptinotarsa decemlineata) pričvrstili male senzore, kojima su merili vučne sile (traction forces) duž sintetičkog lista. Na kraju, jedinke su hodale lakše po replikama mlađeg i glatkijeg lišća, dok su po naboranom starijem lišću klizale. 

„Bili smo iznenađeni načinom na koji su se formirali nabori na lišću, i značajnim uticajem koje su isti imali na herbivore u drugačijim fazama razvića”, govori Venkata Surapaneni, biomehaničar sa Univerziteta u Frajburgu u Nemačkoj i vodeći autor studije. Surapaneni je deo istraživačkoj projekta PlaMatSu, i zainteresovan je za proizvodnju polimera koji bi imitirali ove kutikularne nabore, i time bi formirao površinu koja odbija insekte. On kaže da bi se možda biljke mogle uzgajati tako da imaju više nabora, čime bi se otvorio put za smanjenje upotrebe pesticida u poljoprivredi.

Zašto su ovakva istraživanja značajna?

Istorijski gledano, najznačajniji biljojedi su insekti, zbog čega je evolucija kopnenih biljaka blisko povezana sa njihovom evolucijom. Međutim, iako je većina odbrambenih mehanizama usmerena protiv insekata, biljke su koevoluirale i sa kopnenim kičmenjacima, najviše grupama ptica i sisara. Proučavanje ovih biljnih strategija je značajno ne samo sa gledišta evolucije, već i zbog direktnog uticaja koje one imaju na poljoprivredu, uključujući izvore hrane za ljude i domaće životinje, kao korisni model organizmi u programima za biološku kontrolu štetočina, kao i zbog brojnih istraživanja od medicinskog značaja. 

Izvori:

Preporučujemo

Pričamo sa Jelenom Kurjak

Antonija Avdalović

Studentska sekcija za genetiku ,,Alel”

Vanja Krešić

Schadenfreude – mračna strana ljudskosti

Danica Popović