Как бактерии обходят защитные системы растений

Исследователи из Университета Делавэра обнаружили, что дикие штаммы сальмонеллы способны преодолевать иммунную защиту растений, проникая в листья салата через устьица — крошечные поры для дыхания. Растение не проявляет симптомов заражения, а попавшие внутрь патогены невозможно смыть.

Механизм проникновения

Устьица — это поры на листьях, которые открываются и закрываются под действием циркадных ритмов и в ответ на угрозы (засуху, патогены). В то время как грибы могут силой проникнуть в закрытое устьице, бактерии ищут естественные отверстия. Патогены растений научились заново открывать закрытые устьица. Теперь исследователи выяснили, что некоторые штаммы сальмонеллы (Frontiers in Microbiology) также развили эту способность.

"Что нового, так это то, как неспецифичные для растений бактерии эволюционируют, чтобы обойти иммунный ответ растения", — говорит Харш Байс. "Они настоящие оппортунисты. Они абсолютно перескакивают царства…"

Факторы риска и пути заражения

  • Селекция растений: Увеличение урожайности часто происходит в ущерб защитным системам.
  • Расположение полей: Посадка низкорослых культур рядом с пастбищами облегчает контаминацию.
  • Ирригация: Вода из водоемов, рек и повторно используемая вода может переносить патогены (исследование в PLOS One).
  • Послеуборочный период: Риски связаны с гигиеной работников на конвейерных линиях. Обработка озонированием или УФ-излучением воздействует только на поверхностные бактерии, но не на те, что уже внутри листа.

Биоконтроль и исследования

Команда Байса разработала и запатентовала полезный микроорганизм UD1022, который укрепляет корневую систему растений. Тесты показали, что обработка корней UD1022 может защитить от оппортунистических бактерий.

"Существует большая надежда на биоконтроль", — отмечает Кали Книл.

Тщательная работа в лаборатории (измерение размеров устьиц — апертуры — после обработки сальмонеллой, листерией и E.coli) показала, что штамм сальмонеллы способен повторно открывать устьица.

"Теперь у нас есть человеческий патоген, который пытается делать то, что делают патогены растений. Это пугает", — говорит Байс.

Особую опасность это представляет для вертикальных ферм (гидропонных систем), где заражение может привести к потере всего урожая, а не одной партии.

Текущие задачи и сотрудничество

Исследователи изучают множество аспектов:

  • Роль конкретных генов сальмонеллы в способности колонизировать растение и сохраняться в нём.
  • Влияние солнечного света, влажности и взаимодействия с растением на выживаемость бактерий.
  • Оценка микробиологической безопасности различных источников поливной воды в сотрудничестве с центром "Conserve" (USDA, Университет Мэриленда).

Промышленность активно работает над безопасностью, но вспышки заболеваний всё ещё происходят. Исследования продолжаются, чтобы понять риски и разработать эффективные меры контроля на всех этапах — от полива до упаковки.