Запахом по вредителям

В. Барановская, М. Голощапов

Британские ученые из университета Кардиффа придумали, как защитить культурные растения от вредителей без пестицидов («Chemical Communication», 2015, 51, 7550—7553, doi: 10.1039/c5cc01814e).

Непросто получить нормальный урожай без пестицидов — они давно стали неотъемлемой составляющей сельскохозяйственного производства. Однако всем известно, что пестициды не только полезны, но и вредны. Они снижают биоразнообразие, убивая насекомых, а при неумеренном применении могут нанести вред и человеку. Снижение иммунитета и аллергия — стандартные последствия попадания пестицидов в пищу, но бывают и куда более тяжелые случаи. Не так давно в Непале 6 человек умерли, а 20 тяжело отравились, поев лепешек с пестицидами. Ученые ищут альтернативу опасным ядохимикатам — соединения, которые отпугивали бы прожорливых вредителей и были бы безопасны для всех остальных.

Многие организмы выделяют в воздух особые вещества, которые, например, подсказывают другим особям того же вида, где искать пищу, или отпугивают паразитов. Подобные пахучие соединения, прогоняющие сельскохозяйственных вредителей, могли бы решить проблему, но их синтез, а тем более производство настолько трудны и дороги, что все попытки до сих пор терпели неудачу, к тому же многие из них быстро разрушаются. Поэтому перспективная цель – найти их аналоги, которые были бы не менее активны, но при этом стабильны и не очень сложны в производстве.

В качестве объекта исследований британские ученые выбрали сесквитерпеновые соединения, а именно (S)гермакрены. Они отпугивают членистоногих вредителей (например, клещей и тлю), и их вырабатывает в некоторых растениях фермент (S)-гермакрен-Dсинтаза из субстрата — фарнезилдифосфата (например, гермакрены одна из составляющих запаха лаванды).

Ученые решили модифицировать фарнезилдифосфат и посмотреть, какие соединения в этом случае будет синтезировать фермент. Предполагалось, что если фермент «примет» модифицированный субстрат, то должны получиться биологически активные соединения, близкие к природным (S)гермакренам, но с другими свойствами. Поскольку они похожи на природные, рецепторы насекомых должны их распознавать.

Фермент для опытов ученые получили в достаточном количестве с помощью генно-модифицированной кишечной палочки. Затем они синтезировали производные фарнезилдифосфата, провели с каждым из них ферментативную реакцию и получили ряд веществ, которые проверили на биологическую активность. Электрофизиологическую активность оценивали с помощью электроантеннограммы — для этого к усику большой злаковой тли присоединили два электрода. Для измерения биологической активности использовали ольфактометр — конструкцию, в которой насекомые могут свободно двигаться, выбирая путь перемещения. Эти методы показали, что некоторые новые соединения действительно отпугивают насекомых.

Самым интересным и, возможно, полезным результатом работы стал продукт под названием (S)-14,15диметилгермакрен-D. Выяснилось, что он не отпугивает тлю, а, наоборот, невероятно привлекателен для нее. И ученые планируют исследовать его как можно подробнее. Во-первых, надо разобраться, почему в определенных условиях репеллент становится аттрактантом, а во-вторых, такое вещество можно помещать в ловушки как приманку для вредителей.

В любом случае теперь понятно, что новый способ получения биологически активных веществ работает — природные ферменты могут сами их синтезировать, используя те субстраты, которые им предлагают химики.

pic_2015_11_24.jpg

Превращение аналогов фарнезилдифосфата в D-гермакрены

Разные разности
Бактериофаги против дезодорантов
Метагеномный анализ кожной флоры позволил найти главного злоумышленника, виновного в резком запахе пота — это бактерии Staphylococcus hominis. Но можно ли от них избавиться, не убивая другие кожные бактерии? Исследователи предложили логичное реш...
Липучка против трипсов
Химики ищут замену инсектицидам, подсматривая за тем, как разные растения сами защищаются от вредных насекомых. Некоторые растения выделяют липкие вещества из так называемых железистых волосков. К ним прилипают насекомые-вредители и погибают. Эта стр...
Этанол против гриппа
Во время пандемии ковида в соцсетях распространилось видео, на котором наш соотечественник демонстрировал свой метод лечения ковида — ингаляцию парами этанола. Но тогда над ним посмеялись и отмахнулись. Похоже — зря. Японские исследователи ...
Пишут, что...
…за последнее десятилетие плотность тихоокеанских устриц Magallana gigas в двух заливах Южной Калифорнии увеличилась в 32 раза, что совпадает с летним повышением температуры морской воды на 2–4°C… …пластырь с микроиглами против ...