Болезнь листьев бука: исследование в лесах Пенсильвании
В лесах северо-востока США по кронам деревьев расползается странная болезнь. Она быстро распространяется, вызывая увядание листьев и ветвей, а во многих случаях — гибель дерева.
Это заболевание — болезнь листьев бука — в настоящее время не имеет известного лечения, что ставит под угрозу большие массивы деревьев и целые леса. Исследователи из Колледжа сельскохозяйственных наук Университета Пенсильвании работают над этой проблемой, возглавляя усилия по изучению болезни и методов борьбы с ней.
"Это большая проблема для наших лесов и деревьев на наших участках", — сказала Кристина Роза, доцент кафедры вирусологии растений. "Многие виды диких животных зависят от буков в плане пищи и укрытия, как и жители Пенсильвании, которые ценят леса для отдыха. Крайне важно узнать больше об этой болезни и о том, как в конечном итоге ее преодолеть".
Впервые болезнь листьев бука была обнаружена в Огайо в 2012 году, но сейчас она особенно широко распространена в Пенсильвании, где затронуты все 67 округов. Ранние симптомы включают темно-зеленую полосатую окраску между жилками листьев, прежде чем более серьезные симптомы распространятся на все дерево.
Хотя точная причина и механизм болезни все еще изучаются, исследователи знают, что заражение связано с конкретным видом нематоды — Litylenchus crenatae mccannii — крошечных червей, питающихся клетками растений.
"На основе данных сотрудничества с учеными из Службы сельскохозяйственных исследований USDA мы знаем, что нематоды проникают в почки и питаются листьями, пока те еще развиваются внутри почки, что может вызывать морфологические изменения в листе", — пояснил Михаил Кантор, доцент кафедры нематологии. "Затем, когда почки раскрываются, нематоды могут распространяться среди листьев. Но мы не уверены, являются ли нематоды единственной причиной болезни, или, например, они каким-то образом способствуют проникновению других патогенов в клетки растений".
Исследование в Аллеганском национальном лесу
Чтобы лучше понять болезнь, исследователи изучают ее влияние на деревья в Аллеганском национальном лесу Пенсильвании. В сотрудничестве с Лесной службой США они определили 50 участков в лесу, где растут буки.
Используя данные более чем с 200 деревьев, исследователи создали карту тяжести заболевания. Они обнаружили, что около 90% участков — включая очень удаленные места и разные типы лесных массивов — содержали деревья, зараженные болезнью листьев бука.
Микробиом больных и здоровых листьев
Команда также изучила различия между зараженными и незараженными листьями на микробном уровне.
"Микробы взаимодействуют непосредственно с растениями и окружающей средой и являются критически важным компонентом здоровья дерева", — сказала Шарифа Крэндалл, доцент кафедры динамики и управления болезнями, передающимися через почву. "Мы хотели понять, какие члены микробного сообщества связаны с болезнью листьев бука".
Одним из ключевых открытий стала прямая корреляция между микробиомом почки и листа в пораженной ткани: изменения в составе происходят еще до распускания почки и появления листа. Это указывает на то, что стадия развития листьев в почке может играть роль во взаимодействии между микробиомом растения и патогенами болезни.
Будущие исследования
У исследователей все еще много вопросов. Они повторят анализ микробиома весной и в начале лета, чтобы увидеть, отличаются ли результаты от осенних. Кроме того, хотя известно, что нематоды присутствуют в зараженных деревьях, неясно, как именно они перемещаются по кроне.
"Болезнь листьев бука представляет собой серьезную угрозу для наших лиственных пород в Пенсильвании и на северо-востоке США", — подчеркнула Крэндалл. "Буковые леса обеспечивают среду обитания для диких животных и важные экосистемные услуги, такие как борьба с эрозией и хранение углерода, а для людей они важны для отдыха".