Annons
Växternas kemiska krig

Rensar upp. Bladlössens fiender är växternas allierade. De små söta nyckelpigorna är riktiga rovdjur som kan sätta i sig stora mängder bladlöss.

Bild: 
Science Photo Library / IBL Bildbyrå

Växternas kemiska krig

Fjärrstyrda legosoldater och blockerad matsmältning – den kemiska kapprustningen mellan växter och växtätare är långt mer sofistikerad än vi tidigare har kunnat ana. De nya upptäckterna kan användas för att bekämpa skadeinsekter inom jordbruket.

Författare: 

Publicerad:

2011-07-07

Fjällbjörkmätaren är en fjärilsart vars larver kan göra stor skada på björkar i norra Sverige och Finland. Vissa år kan de avlöva hela skogspartier. Det kan se ut som om björkarna är försvarslösa, men nu har finska forskare visat att träden har en hittills okänd försvarsstrategi: de kan kalla på hjälp från fåglar som äter upp larverna.

Forskarna konstaterade att fåglarna sökte sig till de angripna träden, även när de inte kunde se fjärilslarverna. Det fick forskarna att dra slutsatsen att björken utsöndrar en speciell kemisk signal som lockar fåglarna.

En björk kan varken gömma sig eller fly. Den har bara ett val: att försvara sig. Men det finns många sätt att ordna sitt försvar. Att björken kan kalla på hjälp från fåglar är bara ett av många exempel på de sinnrika försvarsstrategier som växter har utvecklat i kriget mot insekterna.

Bladlöss är en plåga för många växtarter. De kan föröka sig asexuellt, så att en enda individ på kort tid kan ge upphov till en hel invasionsarmé. Dessutom överför de virus till växterna. Bladlusens mundelar är formade som ett sugrör. Planen är att sticka in det i växtens så kallade floem, motsvarigheten till människans blodomlopp, där den näringsrika växtsaften finns. Men först måste den ta sig förbi växtens kemiska försvarssystem.

I vanliga fall går larmet så fort en insekt sätter tänderna i växten. Skadan leder till att det frisätts jasmonsyra, ett hormon som reglerar försvarssystemet mot just insektsangrepp. Hormonet aktiverar gener som kodar för produktion av växtgifter, som till exempel nikotin, koffein, kodein och stryknin. De har ungefär samma effekt på insekter som på oss: i små doser är de ofarliga eller nyttiga – i höga doser direkt dödliga. Men gifterna är bara en del av försvarsarsenalen, jasmonsyran reglerar också produktionen av ämnen som kan stoppa insekternas matsmältning.

Alla djur använder enzymer för att bryta ner proteinerna i födan till aminosyror. Men växterna kan producera ämnen som blockerar matsmältningsenzymerna. När insekterna äter av växten får de i sig de enzymblockerande ämnena. Ju mer de äter, desto sämre fungerar deras matsmältning. Till slut drabbas de av akut näringsbrist och dör.

Så, hur klarar sig bladlusen förbi det här massiva försvaret? Jo, den inleder en skenmanöver och lurar växten att tro att den blir angripen av en annan fiende.

Bladlusens tunna sugrörsmun ger små skador på växtens vävnad jämfört med tuggande insekter som till exempel fjärilslarver. Dessutom innehåller lusens saliv ämnen som maskerar attacken. Växten känner bladlusens närvaro, men tolkar situationen som att den har blivit anfallen av bakterier eller virus. Det leder till att växten drar i gång sitt immunförsvar mot mikroorganismer och sänker garden mot insektsangrepp. Halterna av jasmonsyra sjunker i växten och produktionen av växtgifter minskar. Nu kan bladlössen suga i sig växtsaften i lugn och ro.

– Bladlusens livsstil ligger mitt emellan insekt och mikroorganism. Det gör att det kan vara svårt för växten att försvara sig, säger Lisbeth Jonsson, professor vid Botaniska institutionen på Stockholms universitet.

Men växterna har fler försvarsstrategier. De kan också använda skrämseltaktik.

En bladlus som blir attackerad av till exempel en nyckelpiga, utsöndrar ett slags kemiskt skrik. Det är ett luktämne som kallas E-Beta-farnesen. Bladlöss som känner detta ämne i luften flyr från platsen. Det har visat sig att växter, bland annat potatis, kan producera samma ämne. Taktiken är alltså att lura bladlössen att de är under attack genom att kopiera deras egna varningssignaler.

Om inte skrämseltaktiken fungerar är nästa steg för växten att utsöndra kemiska signaler som ska locka bladlössens fiender. För en liten lus är nyckelpigan ett blodtörstigt rovdjur, men lusens främsta fiende är antagligen parasitstekeln. Den äter inte bladlössen utan lägger sina ägg i deras larver, och använder dem som levande matdepåer för sin egen avkomma.

– Parasitsteklar är mycket effektiva: en ensam stekel kan parasitera på alla bladlöss på en växt, säger Robert Glinwood, professor vid Sveriges lantbruksuniversitet i Uppsala.

Parasitsteklarna är ofta specialiserade; de angriper bara en eller ett fåtal olika insektsarter. Det innebär att om en växt vill få hjälp med att bli av med en viss bladlusart, så måste den kunna kontakta exakt rätt stekel.

Växternas kemiska nödrop innehåller därför detaljerad information som gör att steklarna redan på avstånd kan bedöma om växten behöver just deras hjälp. Man har kunnat visa att signalerna beskriver vilken växtart som blir attackerad, vad den har blivit angripen av och även i vilket utvecklingsstadium som angriparen befinner sig, det vill säga dess ålder.

Vi lämnar bladlössen åt sitt öde och söker oss ner i jorden. Under senare år har forskarna upptäckt att det pågår ett kemiskt krig i rotsystemet som är lika raffinerat som det ovanför marken.

Den röda sidenörtsbaggen är en skalbagge vars larv lever av sidenörtens rotsystem.

Sidenörten har ett väl utvecklat kemiskt försvar. När växten skadas väller det ut klibbig växtsaft som är synnerligen svårsmält för de flesta insekter. Den är dessutom full av ett slags steroider som är både illasmakande och giftiga. Men det biter inte på sidenörtsbaggen. Dess larv är resistent mot gifterna. Det verkar till och med som om den vuxna sidenörtsbaggen kan lagra steroiderna i kroppen och använda dem som försvar mot sina egna fiender.

Men sidenörten har allierade under jorden. När rotsystemet angrips av larven utsöndrar det en kemisk signal som lockar till sig en maskliknande parasit, en så kallad nematod.

Nematoden är beväpnad med giftiga bakterier som lever i dess mage. Den tar sig in i sidenörtsbaggens larv via munnen och utsöndrar sina bakterier. Larven dör och nematoden lever sedan av den ruttnande kroppen.

Växter blir ofta attackerade både ovan och under jord samtidigt. Då uppstår en konkurrenssituation: om till exempel bladen äts upp, så försämras fotosyntesen. Det leder till att växten växer sämre och får lägre näringsinnehåll, vilket påverkar livsmiljön för de insekter som lever av rötterna. Detta har lett till att vissa rotlevande insektsarter har utvecklat metoder för att utnyttja växtens eget kemiska försvar för att bli av med sina konkurrenter ovan jord.

Ett exempel är bomullsplantan. Den har speciella körtlar på sina blad som utsöndrar honungsdagg. Det är en söt vätska som lockar myror och parasitsteklar till växten. Insekterna angriper alla växtätare som närmar sig plantan. Honungsdaggen utgör belöningen för deras försvarsarbete.

Men myrorna kommer inte åt knäpparelarven som lever i bomullsplantans rötter. Den är samtidigt gynnad av växtens privatarmé, eftersom ett bra försvar ovan jord garanterar stora och saftiga rötter för larven att kalasa på. Det har visat sig att bomullsplantor med knäpparelarver i rötterna producerar tio gånger mera honungsdagg än vad som är normalt. Dessutom är det så att när knäpparelarven äter av rötterna så fördubblas nivåerna av vissa gifter i växten. Merparten av dessa gifter hamnar inte i rötterna utan i bladen.

Det verkar alltså som om knäpparelarven från sitt rotsystem klarar av att både förgifta sina fiender och belöna växtens försvarare ovan jord.

Kriget mellan växterna och deras fiender drivs av själva evolutionen och kan därför inte ta slut, det kan bara trappas upp. När man tänker på att det har pågått i minst 300 miljoner år, så är det inte så konstigt att det är så detaljerat och finstämt. Ett insektsangrepp kan leda till att flera hundra olika substanser frigörs i luften.

– Vi kan analysera växternas kemiska signaler och se vilka ämnen de innehåller. Men vad de olika ämnena gör för växten vet vi inte, säger Lisbeth Jonsson.

För forskarna som har studerat kriget och växternas kemiska försvar i 50 år, finns mycket kvar att upptäcka.

Du har just läst en artikel från tidskriften Forskning & Framsteg. Prenumerera här.

Kommentera:

Dela artikeln:

TIDNINGEN FÖR DIG SOM ÄR NYFIKEN PÅ ALLVAR
10 nummer 779 kr
2 nummer 99 kr
Du vet väl att du kan läsa Forskning & Framsteg i din läsplatta? Ladda ned appen från App Store eller Google Play. (Läsplatteutgåvan ingår i alla prenumerationer.)

Lägg till kommentar