В лесной траве нашли вырабатывающий мощные инсектициды грибок
В лесах Кентукки в обычной траве живет грибок, который защищает ее от вредителей, вырабатывая редкое сочетание инсектицидов. Гриб-эндофит выделили и описали в журнале Applied and Environmental Microbiology исследователи из Медицинского колледжа сельского хозяйства, продовольствия и окружающей среды имени Мартина-Гаттона в Университете Кентукки.
Гриб Epichloë brachyelytri и коротконожка прямая Brachyelytrum erectum образуют симбиоз. Злак дает грибу дом, что и описывается словом «эндофит» — он живет внутри растения, — а гриб вырабатывает вещества, которые отпугивают голодных насекомых.
Ученые преодолели свыше 170 км и собирали образцы травы в шести точках по всему Кентукки, в том числе в заповеднике Кентуккийских речных утесов, национальном парке Мамонтова пещера, ущелье Ред-Ривер и курортном парке штата Картер-Кейвс. Кроме того, они исследовали траву, выращенную в Арборетуме — Государственном ботаническом саду Кентукки.
С помощью прибора для сверхвысокоэффективной жидкостной хроматографии с тандемной масс-спектрометрией, позволяющего измерять ничтожные количества веществ в каждом образце, проанализировали содержание вырабатываемых грибом алкалоидов в листьях, семенах и молодых побегах.
Выяснилось, что E. brachyelytri производит три разных алкалоида, два из которых у других грибов служат промежуточным звеном биосинтеза. Этот же гриб останавливает процесс рано, в результате чего экзо-1-ацетамидопирролизидин и ханоклавин становятся конечными продуктами реакции.
«Это первый гриб, у которого показано такое поведение сразу с двумя веществами», — говорит профессор Кристофер Шардл, руководивший исследованием.
С практической точки зрения особенно интересен ханоклавин, потому что в отличие от ядов, которые образуются из него в спорынье, он не токсичен для млекопитающих — а значит, коротконожку можно выращивать для питания скота.
По словам исследователя, производство этих веществ обходится грибу дорогой ценой. «У нас есть любопытные доказательства своеобразной внутренней борьбы, которую ведет в молодых побегах этот эндофит, выбирая химический путь, на который будут затрачены ресурсы. Это также объясняет, почему в некоторых местах он потерял одно или другое из этих веществ — вероятно, там не так сильно докучают насекомые, и гриб может сэкономить энергию, пропустив часть химии», — объясняет Шардл.
Редкое сочетание веществ, найденное в этой лесной траве, возникло у других видов грибов независимыми эволюционными путями — включая горизонтальный перенос генов и гибридизацию.
«Мы находим это сочетание чаще, чем можно было бы ожидать случайно, поэтому и предположили, что такая химическая смесь может быть особенно мощной защитой от вредителей. Изучение диких примеров, подобных этому, помогает понять, как эволюционировала вся система и как в будущем использовать ее для выведения лучших и более безопасных пастбищных трав», — заключил профессор.
