هنگامی که نهال‌های ذرت توسط کاترپیلارها نیش می‌زنند، با انتشار ترکیبات معطری که زنبورهای انگلی را جذب می‌کنند که لاروهای آنها کرم را می‌خورند، از خود دفاع می‌کنند - اما همه گونه‌های ذرت به یک اندازه در دادن سیگنال شیمیایی برای کمک مؤثر نیستند..
محققان دانشگاه مارتین لوتر هال-ویتنبرگ آلمان، دانشگاه کورنل و موسسه بویس تامپسون (BTI) از ۲۶ نوع ذرت برای شناسایی ژن‌های مسئول ارسال این «به من کمک کن» استفاده کردند. سیگنال به زنبورهای انگلیمطالعه آنها که در The Plant Cell منتشر شده است، چندین شکاف در دانش ما را در مورد آنزیم هایی که این ترکیبات رایحه را تولید می کنند، که ترپن نامیده می شوند، پر می کند. با اصلاح ژن‌های مؤثر برای تولید ترپن، پرورش‌دهندگان می‌توانند گونه‌های ذرت را تولید کنند که بهتر می‌توانند در برابر حملات کاترپیلار محافظت کنند.
پروفسور گئورگ جاندر، یکی از نویسندگان این مقاله، گفت: "این تحقیق به خوبی نشان می دهد که چگونه همکاری بین دانشمندان با زمینه های مختلف تخصص، از ژنومیک گرفته تا شیمی مولکول های کوچک، می تواند به بینش های جدیدی در مورد متابولیسم دفاعی گیاهان منجر شود." از مقاله.
نهال‌های جوان ذرت دارای ساقه‌های ضخیم و برگ‌های فیبری برای دفاع از خود نیستند، بنابراین کرم‌ها از جمله کرم برگ پنبه، کرم ارتشی چغندر و سایر آفات می‌توانند صدمات زیادی به مزرعه کشاورز وارد کنند. پس از اینکه لاروها با تغذیه به برگ های نهال آسیب می رسانند، گیاهان شروع به سنتز مخلوطی از ترپن ها می کنند که دارای رایحه های قوی هستند.زنبورهای انگلی یاد می‌گیرند که این مواد شیمیایی را به‌عنوان بوی لارو نوک‌زن تشخیص دهند و برای تخم‌گذاری در بدن کرم‌ها فرود می‌آیند. بعد از اینکه زنبور جوان به طور مرگبار اندام های داخلی کاترپیلار را مصرف کرد، از بدن خارج می شود. در آزمایش‌های مزرعه‌ای، انتشار هدفمند ترپن‌ها در اطراف گیاهان ذرت، آسیب‌های ناشی از کرم‌های گرسنه را کاهش می‌دهد.
Annett Richter، نویسنده اصلی مقاله، و اکنون یک دانشمند فوق دکترا در آزمایشگاه Jander's در BTI، انواع مختلف ذرت را آزمایش کرد و دریافت که آنها ترپن ها را در طیف وسیعی از مخلوط ها و مقادیر برای دفاع تولید می کنند. او این کار را به عنوان بخشی از تحقیقات دکترای خود با نویسنده ارشد یورگ دگنهارت در دانشگاه مارتین لوتر انجام داد. با کمک دانشمندان در آزمایشگاه اد باکلر، پروفسور کرنل و دانشمند ایستگاه تحقیقات کشاورزی USDA، محققان ژنوم 26 گونه ذرت را بررسی کردند تا به دنبال پیوندهای ژنتیکی با تولید ترپن باشند و آنها را با مکان آنها روی کروموزوم ها ترسیم کنند.
ریشتر با استفاده از ژن‌های این مناطق کروموزومی، سه آنزیم جدید را شناسایی کرد که در مسیرهای سنتز ترپن برای تولید لینالول، نرولیدول و سایر ترپن‌ها عمل می‌کنند. لینالول علاوه بر این که برای دفاع از ذرت مفید است، یک عنصر رایج در عطرها و لوازم آرایشی است زیرا رایحه گلی و مرکباتی دارد.
ریشتر گفت: "با این اطلاعات ما یک تجزیه و تحلیل نقشه برداری انجام داده ایم، بنابراین می توانیم بفهمیم کدام ژن برای کدام فرار مهم است." جالب است بدانید این ژن‌ها در کجا قرار دارند، زیرا در این صورت می‌توانید از آن تنوع به خطوطی عبور کنید که قادر به تولید آنها نیستند.»
حالا که این سوال که کدام ژن مسئول کدام ترپن است، ریشتر به مطالعه چگونگی تنظیم این ژن ها می پردازد. با درک بهتر ژنتیک و تنظیم تولید ترپن، محققان می‌توانند از اصلاح برای بهبود این صفات در لاین‌های مختلف استفاده کنند تا ذرت مقاوم‌تر در برابر کرم‌ها ایجاد کنند.
"هدف بهبود سیگنال های فرار دفاع طبیعی آنها است و اکنون پرورش دهندگان این فرصت را دارند که از این ژن های دفاعی استفاده کنند." ریشتر گفت.
