Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

6-10 бежаныч / 6 вопрос

.docx
Скачиваний:
19
Добавлен:
27.03.2015
Размер:
23.8 Кб
Скачать

Хеморегуляторы онтогенеза и плодовитости фитофагов

Одним из наиболее впечатляющих эволюционных приобретений расте-

ний является выработка ими химических механизмов, модифицирующих гор-

мональную регуляцию онтогенеза и плодовитости у животных. Таким образом,

растения контролируют численность популяций фитофагов, сдерживая их аг-

рессию.

Наиболее ярко проявляется это во взаимоотношениях растений и насе-

комых. Многие насекомые в своем онтогенезе проходят три морфологически

различающиеся стадии развития - личинки, куколки и имаго, или взрослого

насекомого. Кроме того, у некоторых насекомых может быть более чем одна

личиночная стадия. С другой стороны, имеются насекомые, не претерпеваю-

щие полного метаморфоза: только что появившиеся на свет особи похожи на

имаго и в процессе развития лишь многократно линяют, увеличиваясь при

этом в размерах. Гормональный контроль в онтогенезе насекомых обеспечи-

вают гормоны двух типов. Во-первых, это ювенильные гормоны (ЮГ), обра-

зующиеся у личинок и способствующие дифференциации их органов в ущерб

развитию имагинальных признаков. Во-вторых, гормоны линьки (ГЛ), или эк-

дистероиды, которые инициируют линьки в процессе развития насекомого.

Впервые А.Бутенандт и П.Карлсон в 1954 г. (см.: Розенталь, 1986) из более

чем 500 кг коконов тутового шелкопряда получили 25 мг экдистерона, назва-

ного экдизоном, и 0,3 мг 20-гидроксиэкдизона. Впоследствии К.Наканиши и

Т.Такемото обнаружили, что источником экдизоноподобных веществ, или фи-

тоэкдизонов, могут быть многие растения. Так, из 2,5 г высушенных корне-

вищ многоножка обыкновенного (Polypodium vulgare) удалось выделить 25 мг

20-гидроксиэкдизона.

Фитоэкдизоны играют защитную роль во взаимоотношениях растений и

фитофагов. После опустошающих набегов саранчи в Кенийской саванне вы-

живал единственный вид - дубровка (Ajuga remota). Исследования И.Кубо и

соавторов из Калифорнийского университета с личинками травяной совки

(Spodoрtera frugiperda), показали, что фитоэкдизоны A. remota нарушают

процесс превращения личинки в куколку. При метаморфозе личинки в куколку

образовалась не одна, а последовательно несколько головных капсул в ре-

зультате того, что прежний личиночный экзоскелет не сбрасывался. Лишние

__________головные капсулы закрывали ротовой аппарат, что приводило к гибели личи-

нок от голода.

Имитация свойственных вредителю гормонов - одна из наиболее слож-

ных форм химической защиты растений. Если одни из них, например Ajuga

remota, используют аналоги ГЛ, то другие используют аналоги ЮГ. До тех пор

пока в организме растущей личинки образуется ЮГ, экдистероиды вызывают

переход от одной личиночной стадии к другой, однако окукливания не проис-

ходит - для этого необходим распад ЮГ. Аналоги ЮГ, содержащиеся в рас-

тениях называют ювеноиды. Если ювеноиды вызывают гибель насекомых, то

они выполняют защитную функцию. Если же они лишь продляют личиночную

128

стадию, то следует иметь в виду, что именно личинки насекомых наносят наи-

более ощутимый ущерб растениям.

История открытия первых ювеноидов весьма поучительна и уже стала

хрестоматийным примером. В 1964 г. чешский ученый К.Слама совместно с

К.Вильямсом исследовали в Гарвардском университете особенности биоло-

гии, встречающегося в Европе клопа (Pyrrhocoris apterus). В норме развитие

этого насекомого протекает в 5 стадий. Однако К.Слама и К.Вильямс обна-

ружили, что в их опытах после пятой стадии не формируется имаго, появля-

ются дополнительные стадии развития - шестая, а иногда и седьмая. В Че-

хословакии К.Слама подобного никогда не наблюдал. Анализ показал, что

насекомые подвергаются действию ювенильного гормона, который препятст-

вовал окончательному метаморфозу. Источником ЮГ оказалась фильтроваль-

ная бумага в чашках Петри, в которых выращивались клопы. Анализ бумажной

массы, используемой в Северной Америке, показал, что основным сырьем для

ее приготовления служит бальзамическая пихта (Abies balsamea) не приме-

няемая в Европе. Позже У.Бауэрс выделил и охарактеризовал активный фак-

тор бальзамической пихты, названный ювабионом.

Кроме аналогов ЮГ, растения способны синтезировать его антагони-

сты. Из представителя сем. Asteraceae (Астроцветные) Ageratum houstonianum

выделены подобные соединения прекоцен I и прекоцен II (от англ. precocious

- преждевременно созревший), вызывающие преждевременный метаморфоз,

за счет прекращения секреции ЮГ. Интересно, что действие прекоцена II яв-

ляется обратимым - оно снимается добавлением в пищу ЮГ.

Рассмотренными примерами не исчерпываются механизмы псевдогор-

монального контроля растениями численности насекомых-фитофагов. Некото-

рые вторичные метаболиты растений действуют как хемостериллянты, в опре-

деленных концентрациях снижая их плодовитость. Таково действие паров

масла аира (Acorus calamus) на самцов домашней мухи (Musca domestiсa),

самок долгоносика (Gallosobruchus chinensis); также хемостериллянтами явля-

ется аристолохиевая кислота из Aristolochia bracteata для комара (Aedes

aegypti), мучного хрущака (Tribolium castaneum) и др.

Близкой по эффекту является группа химических соединений, ингиби-

рующих откладывание насекомыми яиц - антиовипозитанты. По механизму

действия они делятся на две группы - контактные и летучие дистантные. По-

следние действуют на расстоянии в виде паров. Среди них в порядке убыва-

ния активности по отношению к цикадке (Amrasca devastans) можно указать

вещества, выделяемые следующими растениями: эвкалипт > кориандр = кле-

щевина.

Долгое время информация о наличии в растениях гормоноподобных со-

единений, присущих позвоночным животным, воспринималась с недоверием.

Однако в настоящее время установлено наличие женских (эстрон, эстродиол)

и мужских (тестостерон, андростенодион) гормонов у различных растений в

семенах, цветках, пыльце. В качестве примера можно привести клевер под-

земный (Trifolium subterraneum), который приводит к снижению плодовитости у

австралийских овец. Причина - два вещества из группы изофлавонов, кото-

рые схожи с половыми гормонами самок млекопитающих фолликулином (эс-

троном) и диэтилстильбэстролом.__

Соседние файлы в папке 6-10 бежаныч