Благодаря сверхчувствительным носам собаки обнаруживают опасную болезнь черешни не хуже долгих лабораторных тестов, но гораздо быстрее.
Болезнь мелкой черешни (Little Cherry Disease, LCD) вызывается одним или несколькими из трех патогенов: вирус черешни 1 (LChV-1), вирус черешни 2 (LChV-2) или фитоплазма X-болезни (Western X).
Больные деревья производят черешню маленького размера, плохого цвета и вкуса, что делает ее непригодной для продажи. Последствия заболевания гораздо шире, чем недостаточно количество и плохое качество урожая. Технически, как только в саду подтверждается наличие болезни мелкой черешни, все деревья, которые дали положительный результат теста, должны быть удалены вместе с корнями, поскольку вирусы остаются в живой растительной ткани.
В рамках двухлетнего проекта исследователи из Университета штата Вашингтон, WSU, работают с парой специально обученных собак и их проводником для проведения полевых испытаний с зараженными черешнями.
Исследование, финансируемое Комиссией по исследованию плодовых деревьев Вашингтона (WTFRC) и Северо-западным институтом улучшения питомников, показало, что исключительные навыки обнаружения собак могут стать многообещающей альтернативой нынешнему стандарту - тестам полимеразной цепной реакции (ПЦР).
«Мы не знаем, что именно обнаруживают эти две собаки в зараженных деревьях, но скорость и чувствительность - основные выводы нашего исследования. Собаки отлично улавливают низкие концентрации патогена, что трудно сделать с помощью ПЦР-тестирования. Собаки также работают быстрее», - сказал Скотт Харпер, доцент кафедры фитопатологии WSU.
Тесты ПЦР дороги, а результаты далеки от мгновенных. Например, препарирование всего одного дерева для ПЦР-тестирования может занять целый день.
«Эти тесты не являются коммерчески выгодными для многих производителей. Разработка другого способа выявлять болезнь будет очень ценной для индустрии плодовых деревьев», - сказала Корина Сербан, преподаватель по распространению знаний о плодовых деревьях в WSU.
Болезнь мелкой черешни коварна - симптомы обычно видны на фруктах только в период сбора урожая, в остальное время года дерево выглядит здоровым.
«Без видимых плодов производители не знают, заражены ли их деревья. Каждый год, пока больное дерево остается в земле, оно может потенциально заразить другие деревья. Поскольку неизлечимая болезнь проявляется только на небольших участках дерева, особенно на ранних стадиях заражения, проведение тестирования затруднено», - поясняет Сербан.
«ПЦР-тесты основаны на образцах тканей деревьев. Без симптомов, которые могли бы вас направить, трудно сказать, в какой части дерева присутствует болезнь. Вы берете образцы вслепую и, вероятно, пропустите ее», - добавил Харпер.
Болезнь распространяется через прививку и посадку зараженных материалов или через насекомых, таких как мучнистые червецы и цикадки. Единственное надежное противоядие дорого - выкорчевка дерева и замена его новым, которое начнет плодоносить через пять лет.
В поисках решения Харпер и Сербан в мае 2023 года заключили партнерство с Джессикой Контопп, дрессировщицей собак из Айдахо, которая ранее обучала собак вынюхивать COVID-19, а также вирусы, поражающие томаты, кабачки и цитрусовые. Для исследования Контопп обучила двух собак по обнаружению: голландскую овчарку Хумму и бельгийскую малинуа Айку.
Контопп использовала зараженные и здоровые растения черешни в горшках, чтобы научить Айку и Хумму обнаруживать болезнь. Она обучила собак распознавать болезнь, останавливаясь только рядом с положительными растениями, вознаграждая их любимой игрушкой каждый раз, когда они правильно сигнализировали.
«Для них это игра, а не работа. Они так радуются, когда находят позитивные растения», - сказала Контопп.
Начиная с марта 2024 года исследователи WSU проверили возможности недавно обученных собак с помощью серии испытаний.
Первое испытание проводилось в теплице в Центре исследований орошаемого земледелия WSU Prosser. Когда собакам показали почти 200 растений, они успешно нашли все семь положительных деревьев и предупредили о дополнительном растении, которое позже дало положительный результат. Несколько месяцев спустя исследователи провели слепое контролируемое исследование, в котором Контопп не знала о статусе заражения растений.
«Мы хотели проверить точность, чувствительность и специфичность собак, а также убедиться, что Джессика не давала собакам непреднамеренных сигналов, чтобы они реагировали на растения, которые, как она знала, были положительными»», - сказала Сербан.
В слепом исследовании каждая собака обнюхала 1380 растений, 101 из которых были положительными. Хотя обе собаки пропустили несколько зараженных деревьев, ни одна из них не дала ложного срабатывания. Дополнительное мини-исследование показало, что совокупный показатель точности собак составил 99,72%.
Одно особенно многообещающее испытание включало пять деревьев из коммерческого сада. Растения ранее давали отрицательный результат, но Хумма и Айка указали на обратное. Для подтверждения исследователи выкопали пять деревьев, чтобы провести более тщательный ПЦР-тест.
«Мы разрезали их, в среднем беря по 100 образцов на дерево. Собаки каждый раз были правы - все деревья были положительными», - поделился Харпер.
Испытание на пяти деревьях также продемонстрировало, что собаки могут учуять болезнь при очень низких уровнях концентрации патогена.
После завершения текущего проекта в мае исследователи планируют подать предложение о продлении финансирования проекта, чтобы сделать таких агрономически умных собак, как Айка и Хумма, широко доступными для коммерческих производителей.
Источник: Сollege of Agricultural, Human, and Natural Resource Sciences WSU. Автор: Анджела Сэмс. Автор фото: Корина Сербан.