Кукурузная лиственная совка (Spodoptera frugiperda) — опасный сельскохозяйственный вредитель, способный вырабатывать устойчивость к химическим инсектицидам. Гусеницы этого вида массово пожирают листья и молодые початки многих культур, включая рис. Ученым давно известно, что листья растений покрыты трихомами — жесткими волосками, которые усложняют насекомым передвижение и питание. У риса такие волоски густо покрывают не только листья, но и колоски. Биологи из Университета Арканзаса решили выяснить, какую функцию выполняют нежелезистые (не выделяющие ядов или смол) трихомы на репродуктивных органах растения.
Авторы исследования, опубликованного в журнале Ecological Processes, провели эксперименты с молодыми гусеницами совки в лаборатории и теплице. Насекомым предлагали на выбор колоски риса на стадии активного цветения (когда створки цветка приоткрыты) и на стадии созревания зерна (тестовая спелость). В части экспериментов гусеницам оставляли доступ к сочным листьям. Параллельно с помощью газовой хроматографии ученые проанализировали химический состав летучих веществ, которые выделяет растение. Погибших в ходе опытов насекомых исследовали под электронным сканирующим микроскопом.
Оказалось, что цветущий рис работает как мышеловка. В период цветения колосок выделяет специфический коктейль пахучих веществ (в частности, додекан и этилгексаналь), который привлекает гусениц гораздо сильнее, чем запах зреющего зерна.
Следуя за приманкой, гусеница заползает в приоткрытый цветок риса. В этот момент в дело вступают трихомы. Густой слой жестких волосков расположен под таким углом, что насекомое легко продвигается вперед, но лишается возможности дать задний ход — волоски впиваются в тело и блокируют движение.
Гусеница гибнет из-за естественных биологических ритмов самого растения. Вскоре после опыления цветок риса закрывается, чтобы защитить формирующуюся завязь. Электронная микроскопия показала, что смыкающиеся створки колоска раздавливают застрявших внутри гусениц — на снимках видны деформированные и сплющенные головные капсулы насекомых.
Этот метод защиты оказался эффективным: от 50 до 53% молодых гусениц попали в ловушку и погибли в течение 48 часов, даже когда у них был свободный доступ к обычным листьям. При этом, в отличие от хищных растений вроде венериной мухоловки, рис не переваривает своих жертв — мертвые гусеницы просто высыхают внутри колоска. Механизм служит исключительно для обороны, защищая будущее потомство растения от поедания.
Авторы работы отмечают, что ловушку риса можно использовать в агрономии. Понимание этой механики позволит селекционерам выводить новые сорта злаков с определенной плотностью и углом наклона трихом на колосках. Такие растения смогут эффективно сокращать популяции вредителей физическим способом, снижая потребность в токсичных химических пестицидах.