Новое исследование вселяет надежду на борьбу с неизлечимой болезнью цитрусовых
Опустошительная болезнь хуанлунбин (HLB), или позеленение цитрусовых, угрожает уничтожить цитрусовую отрасль США, стоимость свежих фруктов которой в 2012 году превышала $3,4 млрд.
Исследовательская группа под руководством ученого из Калифорнийского университета в Дэвисе использовала технологии секвенирования ДНК, чтобы выяснить, как позеленение цитрусовых влияет на деревья еще до появления симптомов инфекции. Это дает надежду на разработку диагностических тестов и методов лечения для ныне неизлечимой болезни.
"Флорида, кажется, в смертельной хватке позеленения цитрусовых, и многие эксперты полагают, что это лишь вопрос времени, когда болезнь проявится в полную силу в Калифорнии", — заявил ведущий автор исследования, молекулярный биолог растений Абхая Дандекар.
Новые данные показывают, что бактериальное заболевание нарушает метаболизм крахмала и сахара в молодых и зрелых листьях и плодах, а также разрушает гормональные сети, ключевые для способности деревьев противостоять инфекциям. Результаты исследования будут опубликованы 25 сентября в журнале PLOS ONE.
"Поскольку у болезни длительная латентная фаза без симптомов, а бактерии устойчивы к выращиванию в лаборатории, единственным вариантом остановить передачу позеленения цитрусовых было применение химических пестицидов для контроля насекомого-переносчика бактерий", — отметил Дандекар.
О позеленении цитрусовых (HLB):
HLB — самое разрушительное заболевание цитрусовых в мире. Его вызывают три вида бактерий Candidatus Liberibacter, включая Candidatus Liberibacter asiaticus (CaLas). Эти бактерии переносятся от дерева к дереву двумя видами цитрусовой листоблошки — крылатым насекомым длиной около 3 мм.
Питаясь на листе, листоблошка может подхватить бактерии с больного дерева и заразить здоровое. Болезнетворные бактерии находятся во флоэме дерева — сосудистой ткани, переносящей питательные вещества.
Болезнь поражает большинство видов цитрусовых, вызывая пожелтение побегов, пятнистость и мраморность листьев, асимметричные и плохо окрашенные плоды, потерю жизнеспособных семян. Плоды больных деревьев твердые, деформированные и горькие, а зараженные деревья погибают через несколько лет.
Кроме одного зараженного дерева, обнаруженного в 2012 году в Южной Калифорнии (Хасьенда-Хайтс), болезнь в Калифорнии не выявлена. Однако переносчик бактерий — цитрусовый псиллид — впервые был обнаружен в Калифорнии в 2008 году и с тех пор выявлен в нескольких округах, что привело к карантинам и ограниченным зонам.
Новое исследование:
В новом исследовании ученые изучили четыре категории здоровых и больных цитрусовых деревьев, чтобы лучше понять физиологическое влияние HLB на самых ранних стадиях инфекции.
"Предыдущее секвенирование генома бактерии CaLas показало отсутствие токсинов или ферментов, разрушающих клеточные стенки растений, или специализированных секреторных систем, обычно связанных с HLB цитрусовых", — сказал Дандекар.
"Поскольку этих факторов не было, мы предположили, что болезнь вызывает метаболический дисбаланс или нарушает транспорт питательных веществ в зараженных деревьях".
Исследователи использовали технологию секвенирования генов для изучения "транскриптома" — совокупности РНК в листьях и плодах дерева.
Их анализ подтвердил, что у зараженных деревьев болезнь HLB вызывает накопление крахмала в листьях, блокируя транспорт питательных веществ через флоэму и снижая фотосинтез. Также было обнаружено нарушение нормального метаболизма сахарозы — сахара, также ключевого для фотосинтеза.
Кроме того, исследователи обнаружили, что HLB нарушает регуляцию гормонов, таких как салициловая кислота, жасмоновая кислота и этилен, которые являются "основой" врожденного иммунного ответа растения. Также у зараженных деревьев были выявлены изменения в метаболизме важных аминокислот, служащих резервуаром органического азота, необходимого для стимуляции иммунного ответа растения.
Причина для надежды:
Исследователи ожидают, что эти открытия проложат путь к новым тестам для обнаружения бактерий и, следовательно, наличия HLB в садовых деревьях.
Они также предполагают, что может быть возможно разработать несколько краткосрочных методов лечения зараженных деревьев. Такие терапевтические процедуры могут основываться на использовании гормонов и других малых молекул для восстановления нормального метаболизма зараженного дерева или усиления его врожденного иммунного ответа для эффективной борьбы с инфекцией.