Новое исследование, опубликованное в журнале PLOS Biology 31 мая, изучает грибковые патогены более чем за столетие и обнаруживает, что целеустремленные меры биобезопасности сокращают распространение нежелательных грибков в стране даже в условиях роста глобальной торговли.
«Хотя торговля тесно связана с количеством новых вторжений грибковых патогенов, если мы нацелимся на биобезопасность, мы можем начать разрушать эту связь», - сказал ведущий автор Бенджамин Сайкс, доцент кафедры экологии и эволюции. биологии в Канзасском университете и помощника научного сотрудника Канзасской биологической службы.«Поскольку глобализация и импорт в другие страны и из них будут продолжать расти, большинство данных показали, что с этим приходит много новых инвазивных видов по всему миру. Вопрос в том, можете ли вы замедлить это? Эта работа показывает, что связь может быть замедлена. с внедрением адресных мер биозащиты."
Сайкс, эколог-микробиолог, чьи исследования сосредоточены на почвенных грибах, проанализировал новозеландскую базу данных о патогенах и болезнях растений, восходящей к 19 веку, в рамках совместного проекта KU, Исследовательского центра биологической защиты Новой Зеландии и Manaaki Whenua-Landcare Research.
«Существует огромное количество способов, которыми люди могут занести патогены растений в Новую Зеландию или такую страну, как Соединенные Штаты», - сказал он. «Многие ввозятся с сельскохозяйственным импортом. Люди привозят семена или растительные материалы - даже в почве или пиломатериалах могут быть патогены, которые были на этих растениях изначально или находятся в этих материалах, когда они их проносят. Если их не проверять должным образом, эти патогены могут прижиться и начать распространяться на местные культуры и виды растений».
По словам Сайкса, термин «биобезопасность» представляет собой «действительно большой зонтик», который развивался в течение многих лет, рассмотренных в новом исследовании. Исследования были сосредоточены в первую очередь на последствиях пограничного надзора, фитосанитарных проверок и карантина для ввоза болезней растений.
«В портах въезда есть пограничники, такие как наше Министерство сельского хозяйства США», - сказал он. «Если они получат партию бананов в США из Коста-Рики, там будет человек, который будет их осматривать, искать видимые симптомы и проводить выборочное тестирование на самые распространенные заболевания из стран-источников. У них также могут быть периоды карантина, когда импорт должен быть задержан на определенное время, чтобы убедиться, что он не содержит вредителей».
Последствия вторжения патогенов «огромны» по всему миру и могут включать как экономические, так и экологические последствия, по словам исследователя KU.
«Грибковые патогены, которые мы изучали, ежегодно наносят большой экономический ущерб сельскохозяйственным культурам, исчисляемый миллиардами долларов и, возможно, до 20 процентов урожая», - сказал Сайкс. «Даже для такого сельскохозяйственного штата, как Канзас, я предполагаю, что в большинстве случаев это будет стоить сотни миллионов долларов. Не все патогены импортируются, некоторые локализованы. Однако импортированные патогены также могут быть проблемой для местной экологии. Фитофтороз каштанов - отличный пример того, что уничтожил каштановые деревья на востоке США. Это был азиатский грибковый упадок. Он изменил то, как люди видят лес. Жители востока США, жившие в начале 1900-х годов, сегодня не узнают лес, потому что каждое третье дерево было каштаном."
Сайкс и его коллеги использовали данные из Новой Зеландии, которая тратит 0,3 процента своего валового внутреннего продукта на меры биобезопасности, чтобы оценить, насколько эффективна программа страны в замедлении интродукции и распространения грибковых патогенов растений. Сайкс сказал, что Новая Зеландия является уникальным случаем, потому что многие из их сельскохозяйственных культур не являются местными для этой страны.
«Поскольку все эти культуры в Новой Зеландии родом не оттуда, почти все опасные заболевания тоже не оттуда, поэтому их тоже можно импортировать», - сказал он. «Опасность от завезенных патогенов почти самая высокая, какой только может быть в Новой Зеландии. В то время как на таком большом континенте, как здесь, в США или в Азии, опасность от существующих патогенов может быть намного выше».
Опираясь на базу данных всех известных ассоциаций растений и патогенов в Новой Зеландии, начиная с 1880 года, исследователи определили скорость, с которой новые грибковые патогены прибыли и прижились на 131 экономически важном виде растений за последние 133 года.
"У нас была такая возможность в Новой Зеландии из-за записей, которые там были, и потому что это относительно молодая страна", - сказал Сайкс. «Они являются мировым лидером в области биобезопасности, и им важно знать, работают ли эти меры и стоит ли тратить на них деньги."
Исследователи обнаружили, что по мере того, как торговля между странами всего мира, включая Новую Зеландию, становилась все более глобализированной, количество патогенов, завезенных в страну, росло прямо пропорционально. Однако количество патогенов в определенных отраслях, таких как растениеводство, начало снижаться после того, как Новая Зеландия ввела специальные меры биобезопасности, направленные на пути проникновения этих патогенов.
«Мы наблюдаем экспоненциальный рост количества внедряемых плохих вещей с течением времени», - сказал Сайкс. «Но примерно в 1980-х годах, если мы посмотрим на все растения сразу, эта скорость начнет замедляться. Появляется все меньше нового. Когда вы углубляетесь в то, почему это так, это вызвано двумя противоположными тенденциями между отраслями. Для сельскохозяйственных культур и пастбищ. Виды, знакомые нам здесь, в Канзасе, такие как кукуруза и пшеница, начали снижать количество патогенов, которые они получали еще в 60-х и 70-х годах. Это время примерно через десять лет после того, как они ввели важные меры биобезопасности, такие как просмотр семян. чтобы убедиться, что они не содержат патогенов и вредителей, и создать эквивалент Министерства сельского хозяйства США, чтобы выйти и исследовать урожай. Это время совпадает с замедлением поступления новых патогенов».
Напротив, Сайкс сказал, что в других основных отраслях промышленности в Новой Зеландии, где не было целенаправленной биозащиты, наблюдалось увеличение количества новых патогенов.
«Лесные и фруктовые деревья по-прежнему каждый год покрываются множеством новых патогенов, и это число все еще ускоряется - их закономерности совпадают с ростом торговли», - сказал исследователь из KU.
В рамках работы Сайкс и его коллеги смоделировали как появление новых патогенов, так и уровень обнаружения в стране. Исходя из этого, команда смогла предсказать, сколько патогенов присутствует, но остается незамеченным в такой стране, как Новая Зеландия.
«Впервые мы можем количественно оценить, насколько быстро эти вещи приходят в страну, и это на самом деле очень сложно сделать», - сказал Сайкс. «Учитывая объем инвестиций, которые США или, скажем, Германия вкладывают в биобезопасность, теперь мы можем сказать: «Вы нашли столько-то вещей, и вы искали столько-то раз - и, основываясь на том, что мы знаем, речь идет о сколько вещей вы бы нашли, если бы смогли найти их все."