Выжившие после болезни цитрусового озеленения деревья показали уникальный микробный профиль. Понимание микробных сдвигов, вызванных болезнями растений, открывает новую экологическую стратегию управления урожаем, считают ученые

Пока человечество борется с пандемией COVID-19, цитрусовая промышленность пытается справиться со своей собственной разрушительной болезнью цитрусовое озеленение (HLB).

HLB - самая разрушительная болезнь цитрусовых в мире. За последнее десятилетие она практически уничтожила цитрусовую промышленность Флориды, сократив производство апельсинов для сока и других продуктов на 72%. Candidatus Liberibacter asiaticus (CLas) - микроб, связанный с этим заболеванием. Он находится во флоэме дерева и, как и многие патогенные микроорганизмы растений, передается насекомыми во время кормления. Развитие болезни может быть медленным, но катастрофическим. Симптомы начинаются с пятнистых листьев, желтых побегов и задержки роста, а затем переходят в снижение урожайности, плохое качество плодов и, в конечном итоге, смерть дерева.

В настоящее время единственное, что могут сделать производители цитрусовых для защиты своих культур от HLB, бороться с насекомыми-переносчиками.

Десятки исследователей пытаются найти способы управлять болезнью, используя самые разные стратегии - от пестицидов и антибиотиков до собак, вынюхивающих CLas.

Но появился еще один принципиально новый подход - понимание микробиома растений, нового захватывающего рубежа в борьбе с болезнями.

Доктор Кэролайн Ропер и первый автор доктор Николь Гиннан из Калифорнийского университета в Риверсайде провели мастштабную научную работу, направленную на изучение роли микробиома в прогрессировании болезни HLB.

Их недавняя статья в журнале Phytobiomes Journal - «Вызванные болезнями микробные сдвиги в цитрусовых указывают на реакцию микробиома на HLB» - подводит итоги целостного подхода к изучению взаимодействий между растениями и микробами, включая фото за три года и результаты по трем различным типам тканей (корни, стебли и листья). Особенно интересным является использование секвенирования ампликона (16S и ITS) для выявления очень сложной и динамической роли микробиома (как бактериального, так и грибного), поскольку он изменяется в ходе прогрессирования заболевания HLB.

Предполагается, что HLB создает вызванный болезнью сдвиг микробиома дерева. В частности, ученые доказали рост микробного разнообразия по мере прогрессирования болезни.

Они дополнительно исследовали тенденцию и обнаружили, что увеличение разнообразия было связано с увеличением предполагаемых патогенных (вызывающих болезни) и сапрофитных (питающих мертвые ткани) микробов. Они наблюдали значительное сокращение числа полезных микробов на ранних стадиях заболевания. Арбускулярные микоризные грибы стали одной из таких полезных групп, которые, как подчеркнули авторы, демонстрируют резкий спад в относительной численности.

Истощение основных видов микробов во время болезни открывает двери для вторжения других микробов, и далеко не все они дружелюбны. По мере распространения болезни цитрусовое дерево и его микробиом продолжают изменяться. Доктор Гиннан, ведущий автор этого исследования, обнаружил, что в сильно пораженных корнях наблюдается обогащение паразитарными и сапрофитными микроорганизмами. Обогащение данными микробами может способствовать прогрессированию болезни и ослаблению корней, что является одним из побочных эффектов HLB.

Однако, ученые выяснили и еще кое-что. Доктор Ропер и доктор Джиннан предполагают, что когда HLB только начинается, событие истощения вызывает «волну» полезных микробов, которые приходят на помощь цитрусовому дереву. Они подозревают, что микробы инициируют иммунный ответ для защиты хозяина.

У выживших деревьев или деревьев, которые переросли тяжелую болезнь, оказался уникальный микробный профиль. Эти деревья были обогащены предполагаемыми симбиотическими микробами, такими как Lactobacillus sp. и Aureobasidium sp. Открытие привело исследователей к идентификации определенных микробов, которые связаны с более медленным прогрессированием болезни.

Доктор Гиннан говорит, что моментом истины стал анализ данных: «Первоначально мы искали таксоны, относительная численность которых росла или сокращалась по мере увеличения прогрессирования болезни. Наш анализ дифференциальной численности в конечном итоге выявил четкие закономерности обогащения, воспроизводимые во многих таксонах. Это момент, когда мы начали развивать увиденные индивидуальные паттерны в более широкую модель болезни».

Данное исследование будет основой для новых проектов и сотрудничества с теми, кто, как и авторы, мотивированы потенциальной функцией микробиома в борьбе с болезнями сельскохозяйственных культур. В ближайшем будущем ученые надеются, что лучшее понимание полезных микробов помогут разработать план лечения, опосредованный микробиомом, для защиты сельскохозяйственных культур от таких болезней, как HLB. Кроме того, разработанная ими модель может быть применена для анализа болезней других сельхозкультур.

(Источник: www.eurekalert.org).