Исследование раскрывает происхождение губительной бактерии киви

Международная группа исследователей под руководством доцента Вирджинского технологического университета Бориса Винацера и Джорджио Балестры из Университета Тушии (Италия) использовала новейшую технологию секвенирования ДНК, чтобы проследить происхождение губительного патогена.

С 2008 года Pseudomonas syringae pv. actinidiae (Psa) угрожает мировой индустрии киви, уничтожая сады в Европе, Южной Америке и Новой Зеландии. За четыре года с момента первой вспышки в Италии болезнь «рак киви», вызываемая Psa, привела к экономическим потерям в сотни миллионов долларов. Похожее заболевание наблюдалось в 1980-х годах в Китае и Японии, но было неизвестно, тот ли это патоген, который сейчас распространяется по миру, — до настоящего момента.

Винацер и Балестра опубликовали статью 9 мая в журнале PLoS ONE. Это первое исследование в научном журнале, которое прослеживает происхождение бактерии до Китая.

«Это была детективная работа, — сказал Винацер. — Секвенировав ДНК, мы смогли связать все бактерии со штаммом из Китая и определить, где, вероятно, всё началось».

Когда в 2010 году о болезни сообщила Новая Зеландия, США немедленно запретили импорт всего посадочного материала и пыльцы киви, чтобы защитить свои посевы. Пока бактерия не обнаружена в Америке. Однако если вспышка произойдёт в США, исследование Винацера поможет замедлить её распространение или даже уничтожить патоген благодаря ранней и точной диагностике.

Винацер и Балестра были ведущими авторами статьи. Соавторами выступили Анджело Маццалья (DAFNE, Университет Тушии) и Дэвид Студхолм (Университет Эксетера, Великобритания). Профессор Дэвид Гуттман (Университет Торонто, Канада) и Налво Алмейда (Федеральный университет Мату-Гросу-ду-Сул, Бразилия) также внесли свой вклад. Студентка бакалавриата Токиа Гудман и аспирант Ронгман Цай из Вирджинского технологического университета выполнили важную часть экспериментальной работы и компьютерного анализа в лаборатории Винацера.

Команда секвенировала полную ДНК бактерий Psa из деревьев киви в Китае, Италии и Португалии. Также были проанализированы бактерии из Новой Зеландии, где индустрия киви оценивается почти в 1 миллиард долларов. Psa вызывает выделение красной или белой бактериальной слизи из стеблей и ветвей растения. В худшем случае всё растение увядает и погибает.

Чтобы найти источник болезни, исследователи изучили, как бактерии могли эволюционировать от общего предка, сравнив ДНК разных образцов. Они обнаружили, что бактерии из Китая, Европы и Новой Зеландии почти идентичны. Однако одно небольшое различие в одном регионе ДНК связало вспышку в Новой Зеландии с китайскими бактериями. Винацер, Балестра и их коллеги считают, что наиболее вероятный сценарий — независимый завоз бактерии из Китая в Италию и из Китая в Новую Зеландию.

«Первый шаг к остановке распространения агрессивных бактерий, таких как Psa, — это знание их происхождения и путей распространения, — сказал Балестра. — Теперь, когда мы секвенировали ДНК и нашли вероятное происхождение, мы можем начать искать способы остановить её и подобные бактерии в будущем».

Помимо прямого практического применения, исследование также приведёт к новым выводам об адаптации бактериальных патогенов растений к сельскохозяйственным культурам. Это неотъемлемая часть текущих исследований Винацера, финансируемых Национальным научным фондом (NSF), и работ группы Балестры по обнаружению бактериальных патогенов, финансируемых Министерством сельского хозяйства и лесной политики Италии.