Грибки-симбионты привлекают короедов, преобразовывая терпены еловой коры

В вопросе взаимодействия насекомых и растений хорошо описана роль летучих соединений. Однако роль подобных веществ во взаимодействиях между насекомыми-фитофагами и их симбиотическими микроорганизмами изучена меньше. Тем не менее, они могут влиять на приспособленность насекомых. Новая работа, опубликованная в журнале PLoS Biology, показала, что симбиотические грибки короедов-типографов привлекают жуков, преобразуя терпены, содержащиеся в коре деревьев.

Увеличение численности короедов-типографов (Ips typographus) в последние несколько лет привело к гибели миллионов гектаров еловых лесов в Европе. Короеды одолевают защитные механизмы дерева за счет массовой атаки и привнесения в ткани дерева грибков-симбионтов, в частности, Grosmannia penicillata. Хотя смола представляет из себя эффективное средство против насекомых, ее летучие составляющие, в особенности монотерпены, используются короедами для подачи сигналов другим особям и «координации» централизованной атаки на дерево большим количеством жуков. При этом роль симбиотических грибков в сигнальных процессах до сих пор оставалась неясной.

В лабораторных условиях короеды предпочитали агарозные среды, колонизированные G. penicillata средам, свободным от грибка. При этом колонии грибков на субстратах, полученных из еловой коры, были более привлекательными, чем колонии на субстрате из картофеля.

Анализ при помощи газовой хроматографии-масс спектрометрии показал, что интродукция G. penicillata на кору ели обыкновенной значительно меняет состав источаемых летучих соединений. В частности, сильно повышалась концентрация производных терпенов, содержащихся в коре. Ученые идентифицировали 15 летучих веществ, чья концентрация вокруг зараженной коры была выше, чем вокруг коры без грибка, в частности, концентрация камфоры повысилась в 51 раз.

В следующем опыте ученые вносили G. penicillata в среды, содержащие три различных терпена из коры ели. Оказалось, что грибок способен изменять структуру всех трех веществ через насыщение их кислородом. При этом меняется композиция выделяемых летучих соединений. Профиль испарений колоний G. penicillata отличался от Trichoderma sp. — грибка, который встречается в природе совместно с G. penicillata, однако не имеет симбиотических отношений с короедами.

Чтобы убедиться, что изменение концентраций летучих соединений в ходах короедов в природе вызвано именно грибками, ученые получили особей короедов-типографов, не несущих споры грибков. После этого одну группу таких жуков реинокулировали спорами G. penicillata, а другую использовали в качестве контроля. Обеим группам позволяли колонизировать образцы еловой коры. Выяснилось, что в ходах, построенных жуками, инокулированными G. penicillata, значительно выше концентрация насыщенных кислородом терпенов по сравнению с контрольной группой.

Для изучения механизмов восприятия жуками выделяемых грибками веществ ученые стимулировали обонятельные сенсиллы на антеннах жуков панелью из 92 веществ. По результатам удалось выявить 20 классов сенсиллы, различающихся по набору веществ, на которые они реагировали. Три из этих классов реагировали преимущественно на вещества грибкового происхождения.

Наконец, ученые подробно описали влияние продуктов, производимых грибками из каждого из трех еловых терпенов, на поведение жуков. Выделяемые грибками летучие соединения привлекали короедов, провоцировали туннелирование, а также усиливали реакцию на феромоны — самки предпочитали самцов, инокулированных G. penicillata, стерильным особям.

Авторы считают, что полученные данные могут стать основой для разработки новых методов защиты лесов от жуков-короедов.

Новый антимикробный пептид обнаружен у клопа