Växter har utvecklat ett sofistikerat försvarssystem. De kan inte bara direkt avvärja växtätare genom att producera toxiner, utan gör det också indirekt genom att släppa ut luktmolekyler i atmosfären som uppfattas av rovinsekter; dessa rovdjur lockas till den attackerade växten och livnär sig på växtätaren eller parasiterar den - och ger därmed en fördel för växten.
Sedan upptäckten av indirekta försvarsstrategier hos växter har ekologer varit intresserade av de molekylära mekanismerna och händelseförloppet som ligger bakom dem. Till exempel slår nästan alla växter på en del av sina försvar först när en växtätare faktiskt attackerar dem. Men hur känner växten igen attacken från växtätaren? "Växten kan inte se sin angripare, men växter kan känna av de matsmältningsämnen som attackerande larver har i sina orala sekret när dessa ämnen kommer i kontakt med löven", säger Silke Allmann, doktorand vid institutionen för molekylär ekologi, under ledning av prof. Ian Baldwin, antar. Ian Baldwins avdelning letar efter växtämnen, sign altransduktionskedjor och metabola vägar efter växtätare attack.
Nyligen uppmärksammades forskarna på ämnen i tobaksväxter som kallas "flyktiga gröna blad" (GLV); GLV är föreningar som frigörs av växter efter mekanisk skada. Dessa molekyler är ansvariga för den typiska lukten av nyklippt gräs. Förra året undersöktes tobakens gröna luktämnen mer noggrant. Forskarna fann att mängden av en viss GLV, nämligen (E)-2-hexenal, plötsligt ökade efter att orala sekret från Manduca sexta-larver hade applicerats på skadade löv. I tobaksväxter finns aldehyden, hexanal, i två isomera former: (Z)-3-hexenal och (E)-2-hexenal. Z-E-omvandlingar kan katalyseras av specifika enzymer, så kallade isomeraser. "Vi antog att den ökade förekomsten av (E)-2-hexenal kan locka köttätare, eftersom vi alltid upptäckte Geocoris när unga Manduca-larver precis hade kläckts och börjat äta på tobakslöven", säger Ian Baldwin.
För att testa detta antagande startade forskarna en serie experiment med Manduca sexta-ägg och olika blandningar av (Z)-3-hexenal och (E)-2-hexenal. Äggen limmades på tobaksplantor som växte på fältet och olika blandningar av luktsignaler applicerades på intilliggande bomullspinnar. Efter 12 och 24 timmar bestämdes ödet för ägg på bladen. Resultatet: Växter som hade parfymerats med Z-lure hade bara 8% av sina limmade ägg attackerade, medan växter parfymerade med E-lure hade förlorat 24% av äggen. Och äggen hade blivit uppätna av Geocoris. Hastigheten för växternas försvarsutlösning var särskilt imponerande: det tar mindre än en timme att utlösa omvandlingen av Z-luren till E-luren och mindre än 24 timmar för predationen av äggen. "Andra indirekta försvarsmekanismer hos växter kräver aktivering av nya metaboliska vägar för frisättning av luktsignaler, och dessa svar är mycket långsammare", säger Ian Baldwin. Frisättningen av (E)-2-hexenal efter dess snabba och enkla omvandling från (Z)-3-hexenal är så snabb att den ger det bytessökande rovdjuret tillräckligt med information för att fastställa den exakta platsen för den matande växtätaren på en växt. Och det är denna information som gör utsläppet av flyktiga "larmsamtal" till en effektiv försvarsstrategi för växter.
Men vilket ämne förråder larven? "Det enklaste antagandet är att larvens orala sekret innehåller ett speciellt enzym, förmodligen ett isomeras, som omarrangerar Z:E-förhållandet av aldehyden till förmån för (E)-2-hexenal", säger Silke Allmann. För att testa detta antagande värmdes det orala sekretet kortvarigt och applicerades därefter på skadade löv. (E)-2-hexenal tillverkades nu inte längre. Därför är det okända ämnet troligen ett enzym, eftersom enzymer vanligtvis är värmelabila. Forskarna fastställde också om tobaksväxter reagerar specifikt på Manduca sexta orala sekret eller på sekret från andra larverarter också. Intressant nog hade utsöndringen av två Spodopera-arter (Spodoptera exigua och S. littoralis) signifikant lägre effekter.
En fråga förblir dock obesvarad: Varför innehåller den orala sekretionen från Manduca sexta-larver ett ämne som äventyrar larvernas liv så fort de börjar äta på tobaksblad? Silke Allmann och Ian Baldwin antar att produktionen av (E)-2-hexenal skyddar larverna mot andra oprövade angripare, såsom bakterier. Skadliga mikroorganismer, som konsumeras av larverna varje dag i stora mängder tillsammans med bladvävnaden, kan dödas snabbt och effektivt av (E)-2-hexenal, som är känt för att vara ett starkt antibiotikum. Därför kan de skadliga aspekterna av att producera (E)-2-hexenal, det att förråda den exakta platsen för Manduca sexta-larverna till sina fiender, balanseras av fördelarna med färre bakterieinfektioner. Oavsett vilket är vinnaren i denna tritrofa näringskedja köttätaren Geocoris, som är välnärd som ett resultat av responsen - tack vare sina mycket känsliga antenner som gör att den kan lukta minsta möjliga koncentration av (E)-2-hexenal. [JWK, AO]
