Новые подсказки к тому, как бактерии, связанные с позеленением цитрусовых, заражают единственное насекомое, которое их переносит, могут привести к способу блокирования распространения микробов от дерева к дереву, согласно исследованию ученых из Boyce Infection and Immunity. Институт Томпсона (BTI) и Служба сельскохозяйственных исследований (ARS).
Позеленение цитрусовых, также известное как хуанлунбин, является серьезным заболеванием, серьезно влияющим на производство цитрусовых во всем мире. Деревья с этим заболеванием не могут получать достаточное количество питательных веществ из почвы, их листья желтеют, молодые веточки отмирают, а плоды остаются мелкими, зелеными и непригодными для продажи. Всего через несколько лет деревья полностью погибают.
Эти симптомы связаны с бактерией под названием «Candidatus Liberibacter asiaticus», для краткости называемой CLas, которая распространяется от дерева к дереву своим крошечным насекомым-переносчиком, азиатской цитрусовой листоблошкой (Diaphorina citri). Сегодня позеленение цитрусовых было обнаружено в каждом округе Флориды, где выращивают цитрусовые, во всех южных штатах, где выращивают цитрусовые, и в отдельных местах южной Калифорнии. Производители испробовали множество стратегий борьбы с болезнью, но ни одна из них не оказалась достаточно эффективной или долговременной.
Исследователи из Института Бойса Томпсона (BTI) и Исследовательской лаборатории новых вредителей и патогенов Службы сельскохозяйственных исследований Министерства сельского хозяйства США в Итаке, штат Нью-Йорк, входят в число многих исследователей, работающих над поиском решения, и их недавняя публикация проливает свет на важная стратегия для контроля за распространением CLas. Опубликованные в Infection and Immunity, они представляют возможный механизм того, как CLas могут инфицировать свой переносчик psyllid.
Бактерии всасываются, когда листоблошка питается зараженным деревом, размножаются внутри насекомого, а затем заражают здоровые деревья, когда листоблошка питается по всей роще. Без поездки в насекомом CLas не сможет заразить новые деревья, и, таким образом, ни одно новое дерево не поддастся болезни позеленения цитрусовых. Имея долгосрочную цель разрушить это взаимодействие, исследователи из лаборатории Хека сосредоточились на важном моменте: не все листоблошки одинаково способны распространять CL.
«Исследования снова и снова показывали, что нимфы способны усваивать бактерии из растения намного лучше, чем взрослые особи», - говорит Марина Манн, исследователь BTI и первый автор исследования. «Ответ почему - один из наших следующих шагов, потому что это может дать нам способ контролировать способность листоблошек распространять бактерии».
Чтобы эффективно распространяться листоблошками, CLas должны пройти через клетки, выстилающие кишечник насекомого. Лаборатория под руководством профессора BTI и исследователя ARS Мишель Хек ранее показала, что клетки кишечника взрослых ACP испытывают серьезную стрессовую реакцию при заражении CLas. Ядра клеток становятся фрагментированными, а некоторые клетки даже подвергаются апоптозу - аутоиндуцированному клеточному самоубийству. В своей недавней публикации исследователи сообщают о совершенно иной реакции молодых нимф листоблошки.
«Когда мы смотрели на нимф, мы обнаружили, что их ядра редко достигали того же уровня разрушения, который мы наблюдали у взрослых, и, таким образом, оказывались устойчивыми к воздействию CL», - сказал Манн.
Следующим шагом будет выявление механизма сопротивления у нимф, чтобы его можно было обратить вспять, чтобы остановить распространение CLas. Важная подсказка заключается в том, как листоблошки взаимодействуют с симбиотическими бактериями в его кишечнике, особенно с Wolbachia pipientis.
Многие насекомые являются носителями Wolbachia, и часто зависят от этих бактерий для получения важных преимуществ - так же, как здоровье человека зависит от кишечных бактерий. В своем исследовании Манн и Хек показывают, что у нимф листоблошек Wolbachia и CLas находятся в одних и тех же клетках. Чтобы приспособиться к полезным бактериям, клетки кишечника нимфы могут активно избегать самоубийства клеток, что, как предполагают авторы, может помочь CL проникать внутрь и одновременно размножаться.
Их теория подтверждается их открытием, что уровни CLas у нимф листоблошки сильно коррелируют с уровнями W. pipientis, а это означает, что нимфы, которые впустили больше Wolbachia, также впустили больше CLas. Хотя эту связь еще предстоит проверить напрямую, понимание ее механизма может дать важную цель для нарушения взаимодействия psyllid-CLas.
«Теперь у нас есть точка опоры в нашем понимании молекулярной разницы между нимфами и взрослыми листоблошками в их кишках, которую CLas использует, чтобы получить доступ к насекомому-переносчику», - сказал Хек, ведущий исследователь проекта. «Это важно для нашей способности разрабатывать новые способы блокировки передачи инфекции насекомыми в роще».
«Цитрусовые производители окажутся в гораздо лучшем положении с точки зрения борьбы с болезнями и спасения цитрусовой промышленности США», - сказал Дэн Дрейер, председатель Калифорнийского совета по исследованию цитрусовых, который финансирует это и другие исследования, направленные на разработку Стратегия управления озеленением цитрусовых.
«До сих пор остается много вопросов о CLas, о том, как они приобретаются и передаются через азиатские цитрусовые листоблошки и как они вызывают заболевание», - продолжил Дрейер. «Чем больше мы узнаем о CLas и ее переносчиках, тем ближе мы будем к тому, чтобы производство цитрусовых преодолело угрозу озеленения цитрусовых».