În acest articol
O plantă atacată poate lăsa în sol o „memorie” de apărare care ajută generațiile următoare să atragă mai eficient insectele folositoare împotriva dăunătorilor. Cercetarea, prezentată de Gizmodo, arată că Vigna unguiculata nu reacționează doar la atacul unui minator al frunzelor prin semnale chimice eliberate în aer, ci modifică și comunitatea bacteriană din sol prin compuși eliminați prin rădăcini.
Rezultatul descris în studiul publicat în Cell Reports adaugă o etapă nouă în mecanismele cunoscute de apărare indirectă a plantelor. Atacul insectei nu produce doar o reacție temporară a plantei afectate. El poate modifica mediul din jurul rădăcinilor astfel încât plante care nu au fost atacate anterior să răspundă ulterior mai eficient prin atragerea unui dușman natural al dăunătorului.
Pentru agricultura din România, importanța descoperirii nu stă în cultura studiată, ci în mecanism: planta, insectele benefice și microbiomul solului pot forma împreună un sistem de apărare care ar putea fi valorificat în viitor în protecția biologică și integrată a culturilor.
Atacul asupra frunzei pornește un semnal pentru viespile parazitoide
Cercetătorii au lucrat cu Vigna unguiculata, o leguminoasă cultivată pentru boabe, și cu minatorul frunzelor Liriomyza trifolii.
Adultul atacă frunzele, iar larvele se dezvoltă în interiorul țesutului și sapă galerii în timp ce se hrănesc. Atacurile puternice reduc suprafața fotosintetică și pot afecta producția.
Planta nu rămâne însă pasivă.
Atunci când este atacată, eliberează în aer un amestec de compuși volatili. Acești compuși funcționează ca un semnal chimic pentru viespea parazitoidă Neochrysocharis formosa, un dușman natural al minatorilor.
Viespea localizează plantele atacate și își folosește gazda pentru reproducere. Urmașii săi se dezvoltă pe seama larvelor minatorului, reducând astfel populația dăunătorului.
Este o formă de apărare indirectă: planta nu omoară insecta care o atacă, ci atrage un alt organism care o face.
Mecanismul prin care plantele folosesc mirosurile pentru a atrage insecte benefice este deja cunoscut. Noutatea cercetării apare însă sub nivelul solului.
Rădăcinile schimbă bacteriile din jurul plantei
În timpul atacului, cercetătorii au observat că planta eliberează prin rădăcini compuși care modifică structura comunității bacteriene din sol.
Schimbarea microbiomului nu rămâne fără efect asupra plantei.
Solul astfel modificat a îmbunătățit ulterior capacitatea plantelor de a produce semnalele volatile care atrag viespile parazitoide. Efectul a apărut inclusiv la plante care nu fuseseră atacate anterior de minatori.
Mecanismul poate fi descris în patru etape:
- minatorul atacă frunzele;
- planta emite compuși volatili care atrag viespea parazitoidă;
- simultan, rădăcinile modifică microbiomul solului;
- comunitatea bacteriană modificată pregătește alte plante pentru un răspuns defensiv mai eficient.
Atacul unui dăunător lasă astfel ceea ce cercetătorii descriu drept o moștenire defensivă transmisă prin sol.
Această parte a descoperirii schimbă perspectiva asupra protecției naturale a plantelor. Solul nu apare doar ca suport pentru rădăcini și sursă de apă și nutrienți, ci și ca mediu în care poate fi păstrată informația biologică rezultată din interacțiunea dintre cultură și dăunător.
Planta atacată poate pregăti terenul pentru plantele următoare
Semnalele volatile produse de o plantă după atac sunt, în mod normal, temporare. Ele dispar odată ce emisia încetează.
Modificarea microbiomului poate extinde însă efectul dincolo de planta atacată.
Experimentele au arătat că plantele crescute în solul influențat anterior de atacul minatorilor puteau atrage mai eficient viespile parazitoide, chiar dacă ele însele nu trecuseră printr-un atac.
Această legătură dintre frunză, rădăcină, bacterii și insectele benefice este partea cu cea mai mare miză pentru cercetarea agricolă.
Dacă mecanismul va fi confirmat în condiții reale de cultură și identificat și la alte plante, ar putea deveni posibilă stimularea unor comunități microbiene care pregătesc cultura pentru un răspuns defensiv mai rapid.
Nu ar fi vorba despre un insecticid biologic în sensul obișnuit, ci despre construirea unui sistem în care planta își mobilizează mai eficient propriii aliați.
Combaterea biologică nu înseamnă doar eliberarea insectelor utile
În protecția biologică, o mare parte din atenție este concentrată pe introducerea sau conservarea prădătorilor și parasitoizilor. Noua cercetare sugerează că eficiența lor poate depinde și de ceea ce se întâmplă în plantă și în sol.
AGRONET.ro a prezentat anterior rolul benzilor florale și al plantelor care atrag viespi parazitoide, sirfide și alte insecte folositoare. Într-un asemenea sistem, florile oferă hrană și habitat insectelor benefice.
Mecanismul observat acum adaugă încă o componentă: microbiomul rădăcinilor poate influența capacitatea culturii de a le chema atunci când apare atacul.
Într-un model mai larg de protecție integrată, fermierul ar putea avea astfel trei niveluri biologice de gestionat:
- plante capabile să emită semnale eficiente după atac;
- insecte benefice prezente în apropierea culturii;
- o comunitate microbiană a solului favorabilă răspunsului defensiv.
Această abordare este apropiată de direcția în care se dezvoltă protecția integrată: intervenția nu începe numai după ce populația dăunătorului a crescut, ci prin construirea unui agroecosistem în care mecanismele preventive și biologice pot limita presiunea acestuia. Un alt material AGRONET.ro despre instruirea legumicultorilor în sere arată aceeași mutare a accentului către monitorizare, prevenție și metode biologice.
De la experiment la câmp mai sunt întrebări importante
Studiul a fost realizat în condiții controlate. Cercetătorii nu au stabilit încă cât timp se menține această „memorie” în sol în condiții agricole reale și nici cât de răspândit este mecanismul la alte specii vegetale.
Nu există, pe baza acestor rezultate, o tehnologie pe care un fermier să o poată aplica acum la tomate, ardei, cereale sau alte culturi din România pentru a obține automat același efect.
Miza cercetării este alta: oferă o explicație mecanistică pentru modul în care atacul unui dăunător poate schimba nu doar planta, ci și ecosistemul microbian din jurul rădăcinilor, iar această schimbare poate influența apărarea plantelor care urmează.
Următoarele teste vor trebui să arate cât persistă efectul, ce bacterii sunt esențiale, dacă el funcționează în soluri agricole diferite și dacă poate fi reprodus fără efecte nedorite asupra culturii.
Dacă aceste etape confirmă rezultatele, una dintre viitoarele metode de combatere a dăunătorilor ar putea începe nu cu pulverizarea unui produs pe frunză, ci cu gestionarea relației dintre sol, plantă și insectele benefice.
