Исследование фитоплазм в цикадках из природных зон

Фитоплазмы — это бактерии, поражающие сосудистые ткани растений и вызывающие множество болезней сельскохозяйственных культур. В отличие от большинства исследований, которые начинаются с анализа больных растений, новый подход сосредоточен на насекомых-переносчиках. Учёные проанализировали ДНК из архивных образцов цикадок, собранных в природных зонах, и выявили новые штаммы фитоплазм, а также ранее неизвестные связи между цикадками и патогенами, вредящими культурам.

Исследование, опубликованное в журнале Biology, впервые искало фитоплазмы в насекомых из природных зон. Также впервые для их обнаружения и идентификации был применён комплекс молекулярных подходов.

Методы и результаты

Учёные сравнили традиционные молекулярные методы с методами секвенирования нового поколения (NGS) и обнаружили, что новые техники эффективнее. Они позволяют анализировать больше участков генома фитоплазм для лучшего понимания штаммов и их воздействия на растения.

Исследователи изучили 407 видов цикадок, собранных по всему миру (Северная и Южная Америка, Африка, Европа, Азия, Австралия) в слабонарушенных человеком местах. Из образцов выделили общую ДНК и проанализировали её традиционными и новыми методами.

• Из протестированных насекомых 41 дали положительный результат на фитоплазмы.
• У 23 цикадок удалось получить пригодные для анализа последовательности ДНК фитоплазм.
• Обнаружены фитоплазмы, вызывающие болезнь "желтуху астр" (aster yellows), которая снижает фотосинтез и продуктивность культур. Эти патогены нашли у нескольких новых видов цикадок, ранее не известных как переносчики.
• Выявлены фитоплазмы в регионах, где о таких болезнях не сообщалось, обнаружены новые штаммы бактерий и ранее не описанные ассоциации между фитоплазмами и видами цикадок.

Значение исследования

Традиционный подход — поиск фитоплазм в больных растениях — трудоёмок и не позволяет сразу определить переносчика. Новый метод, направленный на насекомых-векторов, эффективнее и информативнее.

Обнаружение патогенов у цикадок в природных зонах указывает на их возможную роль в передаче фитоплазм диким растениям. Многие выявленные фитоплазмы, по-видимому, долгое время сосуществовали с местными растениями, не вызывая симптомов, и становятся опасными только при переходе на нового хозяина (культурные растения). Эта ситуация аналогична возникновению зоонозных инфекций у людей.

Поскольку средств для борьбы с бактериями в бессимптомных растениях нет, основной метод контроля — инсектициды, которые неспецифичны и вредят полезным насекомым. Новые данные о круге переносчиков необходимы для разработки более устойчивых стратегий управления болезнями.