Бактерия в нематоде открывает путь к экологичному контролю вредителя

Бактерия, обычная для насекомых, обнаружена в фитопатогенной нематоде, что открывает возможность нового, экологически безопасного способа контроля этого повреждающего сельхозкультуры вредителя.

Червь Pratylenchus penetrans — один из "нематод-практиленхов", микроскопических животных, которые используют свой рот как шприц для извлечения питательных веществ из корней растений, повреждая их. Этот вид нематод использует более 150 видов растений в качестве хозяев, включая мяту, малину, лилии и картофель.

Новая бактерия — это штамм рода Wolbachia, одного из самых распространённых в мире эндосимбионтов (организмов, живущих внутри других организмов). Wolbachia присутствует примерно у 60% членистоногих планеты (насекомые, пауки, ракообразные), а также у нематод, вызывающих болезни у человека.

Ведущий автор исследования — постдок Аманда Браун из Университета штата Орегон. Результаты опубликованы в журнале Scientific Reports.

В зависимости от вида хозяина, Wolbachia может быть облигатным мутуалистом (бактерия и хозяин нужны друг другу для выживания) или репродуктивным паразитом, манипулирующим размножением хозяина в ущерб ему и в пользу бактерии. Паразитическая Wolbachia может вызывать сильный перекос популяции хозяина в сторону самок.

В случае изученной нематоды-вредителя Pratylenchus penetrans отношения, по-видимому, не являются облигатным мутуализмом — найдено много примеров незаражённых червей, то есть червь не полагается на Wolbachia для выживания. Однако для определения точной природы отношений требуется больше исследований.

Потенциал биоконтроля

Само обнаружение Wolbachia в Pratylenchus penetrans открывает потенциал для управления популяцией круглых червей с помощью биоконтроля вместо наносящих ущерб окружающей среде фумигантов, таких как метилбромид, которые выводятся из употребления Агентством по охране окружающей среды США (EPA).

Биоконтроль нематод может включать выпуск заражённых Wolbachia червей на поля, популяции которых не заражены. Затем могут возникнуть два сценария, благоприятных для культур:

• Бактерия может препятствовать способности червей к размножению.
• Она также может заставлять червя тратить энергию на борьбу с бактерией, фактически отвлекая его от нанесения ущерба культурам.

Wolbachia уже используется как стратегия биоконтроля в Колумбии и Бразилии, где выпускают заражённых комаров для борьбы с вирусами Зика, денге и малярии. Комары, заражённые Wolbachia, передают бактерию потомству, которое теряет способность переносить болезни. Wolbachia также может мешать комарам размножаться вообще.

Эволюционное значение и открытые вопросы

Исследование также примечательно тем, что предоставляет геномные доказательства того, что первоначальными хозяевами Wolbachia были нематоды, а не членистоногие. Обнаруженный штамм (wPpe) оказался наиболее рано отделившейся линией Wolbachia, что означает: бактерия адаптировалась к членистоногим, а затем позже эволюционировала, чтобы повторно заражать нематод.

Остаются открытыми вопросы:

• Какова была первоначальная роль Wolbachia — репродуктивный паразит или "добрый" мутуалист? Предварительные данные указывают на паразитизм.
• Насколько широко распространена Wolbachia среди фитопатогенных нематод? Их тысячи видов, а Wolbachia всегда считалась "членистоногой" бактерией. Открытие было в определённой степени случайным при секвенировании геномов нематод.