Rostliny se v přírodě účinně brání obvyklým sériím útoků hmyzu

„Míříme k více udržitelným formám zemědělství a zahradnictví, což zahrnuje drastické omezení používání pesticidů,“ připomněl podle vědeckého serveru Phys.org vedoucí týmu, profesor Erik Poelman.

„Pro zemědělce to znamená, že se musejí vypořádat s větší rozmanitostí hmyzu napadajícího plodiny. Dříve se šlechtitelé rostlin zaměřovali na odolnost vůči nejnebezpečnějším druhům hmyzu, zatímco proti dalším se používaly širokospektrální pesticidy. Nyní musíme změnit přístup: musíme se učit od divokých druhů rostlin ohledně toho, jak se samy vypořádávají s rozmanitostí býložravého hmyzu,“ upozornil.

Je tedy třeba při šlechtění vytvářet plodiny, které mají značně flexibilní obranu a dokážou si poradit se všemi druhy nepřátel a jejich útoků.

Rostliny samozřejmě nevědí, zda a kdy na ně nějaký konkrétní hmyz zaútočí. Většina druhů řeší tuto nejistotu tak, že plně investuje do vnitřní „chemické“ obrany až tehdy, když jsou opravdu napadeny. To mj. znamená, že když zrovna býložravý hmyz neútočí, mohou rostliny plně investovat své zdroje (např. produkty fotosyntézy jako cukry a škrob) do svého růstu a rozmnožování.

„Rostliny nicméně mají poměrně specifický smysl pro detekci, jaký hmyz na ně právě útočí,“ poznamenal Poelmanův kolega Daan Mertens. „Zjistí to podle způsobu poškození svých buněk, podle sloučenin, které se při něm uvolňují, a také podle vlastností hmyzích slin. Dokážou tyto signály interpretovat tak, aby vytvořily cílenou obranu.“

Obrana zaměřená specificky na jeden druh hmyzu ale nemusí být účinná proti napadení jinými druhy.

Další komplikací je skutečnost, že specifická reakce rostliny třeba na mšice může současně snížit její odolnost vůči housenkám. Je to proto, že rostliny používají různé mechanismy při rozvoji různých druhů obrany. Tyto mechanismy jsou spouštěny rostlinnými hormony, které se mohou i vzájemně ovlivňovat při regulaci obranné reakce rostlin.

Jak se tedy může divoká rostlina, která často bývá v přírodě doslova „obsypána“ hmyzem, o sebe dobře starat?

„Divoké rostliny jsou vlastně evolučně připraveny na to, že škodlivý hmyz se je snaží konzumovat v určitém pořadí,“ vysvětlil Mertens.

Na začátku sezony to může podle něj být kupříkladu konkrétní druh mšice a později konkrétní druh housenky. Rostliny tedy „organizují“ svou obranu podle jistého časového rozvrhu, což zajišťuje, že si s různými druhy hmyzu postupně poradí. Vypadá to sice jako jistá forma „řízení rizik“, ale ve skutečnosti jde jen o produkt přírodního výběru. Přežijí zejména ty rostliny, které dokážou zvládnout v přírodě nejběžnější či obvyklý sled „hmyzích událostí“.

Pomocí mimořádně velkého experimentu vědci ověřili, že tato jakási „strategie“ u brukve černé skutečně funguje. Pozorovali obranný mechanismus používaný touto rostlinou při 90 kombinacích napadení hmyzem a spojili výsledky pozorování s tříletým výzkumem frekvence reálných hmyzích útoků na rostliny ve volné přírodě. Podobné testy byly přitom v minulosti omezeny jen asi na pět kombinací.

Tak vědci dospěli k novým cenným poznatkům. „Propojili jsme naše chápání fyziologie rostlin s ekologií,“ ozřejmil Poelman.

„Stará představa, že hmyz živící se rostlinnou šťávou spouští u rostlin reakci, která následně snižuje schopnost obrany rostlin proti housenkám, se ukázala jako příliš jednoduchá. Naše práce sice potvrzuje základní poznatky ohledně fyziologických obranných reakcí rostliny proti mšicím a housenkám, ale také odhaluje, že v mnoha obvyklých případech se rostliny nestávají zranitelnější při následujícím střetu s hmyzem s jiným vzorcem krmení,“ pokračoval.

„Vypadá to, že divoké rostliny lépe zvládají takové konkrétní kombinace nebo sekvence útoků hmyzu, které ve volné přírodě nejčastěji nastávají,“ uzavřel.

Tento pozoruhodný výzkum byl publikován v renomovaném vědeckém časopise Nature Plants.