Тля – один из самых разрушительных сельскохозяйственных вредителей в мире, ежегодный ущерб от которого оценивают в $30 млрд. При этом насекомые стремительно вырабатывают устойчивость к инсектицидам: к 2025 году зафиксировано более 1200 случаев резистентности у 30 основных видов. Согласно новому комплексному обзору в журнале BMC Agriculture, ключ к контролю над вредителем лежит в его уникальной системе питания – на стыке физиологии насекомого, химии растений и метаболизма микроорганизмов.
Успех тли основан на ее способности питаться флоэмным соком растений, который, несмотря на высокое содержание сахарозы, парадоксальным образом плохо подходит для питания. В нем крайне мало незаменимых аминокислот, витаминов и стеролов, а высокая концентрация сахара создает для насекомого сильный осмотический стресс. Тля компенсирует эти недостатки с помощью симбиотических бактерий, в первую очередь Buchnera aphidicola, которые живут в специальных клетках ее организма. Эти микроорганизмы синтезируют для тли жизненно важные аминокислоты и витамины, которые отсутствуют в растительном соке.
Чтобы справиться с избытком сахара, тля использует ферменты, которые преобразуют сахарозу в другие сахара и выводят их из организма в виде так называемой пади. Растения, в свою очередь, защищаются от вредителя, формируя физические барьеры и вырабатывая токсичные соединения. Однако тля научилась противостоять этому: ее слюна содержит вещества, которые подавляют иммунную систему растения и даже изменяют химический состав сока в месте питания, делая его более питательным.
Авторы обзора считают, что именно эти уникальные биологические механизмы могут стать главной мишенью для новых методов борьбы. Среди перспективных направлений – создание сортов растений с измененным составом стеролов, которые необходимы тле, но которые она не может синтезировать сама. Другой подход предполагает использование РНК-интерференции, когда растение доставляет в организм тли молекулы, «отключающие» ее жизненно важные гены или гены ее симбионтов. Исследователи также изучают вещества, которые нарушают вкусовое восприятие тли, заставляя ее прекратить питаться.
На взаимодействие вредителя и растения влияют и климатические факторы. Засуха, засоление почв и повышенная концентрация углекислого газа в атмосфере меняют химический состав флоэмного сока, что может как ослаблять, так и усиливать позиции тли. По мнению ученых, главная задача сегодня – научиться применять фундаментальные знания о биологии вредителя для разработки эффективных и устойчивых агротехнологий.