Полезный микробиом деревьев может привести к открытию новых методов борьбы с позеленением цитрусовых

Цитрусовые деревья, демонстрирующие естественную устойчивость к заболеванию позеленения (Huanglongbing, HLB), содержат бактерии, производящие новые антимикробные соединения, которые можно использовать для борьбы с болезнью. Это показало наше исследование деревьев на органической ферме в Клермонте, Флорида.

Заболевание вызывает бактерия Candidatus Liberibacter asiaticus, распространяемая насекомым — азиатской цитрусовой листоблошкой. Известного лекарства от болезни не существует.

Наша команда исследователей из Флориды, изучающая агроэкологию, выделила эти антимикробные соединения в лаборатории и сейчас работает над их тестированием с целью создания эффективного средства против HLB.

Почему это важно

HLB нанесла огромный удар по цитрусовой индустрии Флориды.

С момента первого обнаружения болезни в штате в 2005 году производство цитрусовых упало более чем на 92%. Заболевание — лишь один из факторов, наряду с ураганами и заморозками.

Зараженные деревья дают меньше плодов. Фрукты остаются частично зелеными, мельче, неправильной формы и горькими на вкус. Они могут опадать до созревания. На листьях появляется мраморная крапчатость.

По данным USDA, сезон 2022–2023 гг. был наименее продуктивным с 1936 года. Меньшие урожаи ведут к росту цен на апельсины, мандарины, грейпфруты, лимоны и лаймы.

Борьба с HLB сложна. Сейчас производители полагаются на пестициды для контроля листоблошки и антибиотики, такие как окситетрациклин, чтобы попытаться сдержать болезнь. Эти методы дороги и несут риски для здоровья и окружающей среды. Необходимость разработки эффективных методов лечения очевидна.

Как мы работали

Как и у людей, у растений есть разнообразные сообщества микроорганизмов внутри и снаружи — микробиом.

Эндофиты — полезные микроорганизмы, живущие внутри растений — играют важную роль в усвоении питательных веществ, устойчивости к болезням и вредителям, адаптации к стрессу.

В поисках средств против HLB мы обратились к эндофитам деревьев-«выживших» — то есть деревьев, зараженных HLB, но демонстрирующих лишь слабые симптомы и продолжающих плодоносить. Изучив 342 эндофита таких деревьев, мы обнаружили пять бактериальных эндофитов, способных производить новые антимикробные соединения.

Бактерию HLB нельзя вырастить на стандартных лабораторных средах, таких как агар или бульон. Поэтому для тестирования антимикробных соединений в лаборатории мы использовали живые бактериальные клетки, присутствующие в образцах тканей зараженных листоблошек. Исследования показали, что соединения были высокоэффективны в уничтожении живых клеток патогена в контролируемой среде. Антимикробные вещества можно смешивать с водой, и они эффективны при низких концентрациях.

Что еще неизвестно

Предварительные результаты нашей текущей работы указывают, что в бактериальном экстракте присутствует несколько антимикробных соединений. Это хороший знак, так как они могут атаковать патогенные бактерии разными способами. Это поможет минимизировать развитие устойчивости, подобно тому, как врачи используют разные антибиотики.

Следующим шагом будет оценка выбранных соединений против HLB на зараженных корнях цитрусовых в лаборатории и на зараженных растениях в тепличных условиях. Мы проверим, могут ли растения поглощать эти соединения через листья или корни. Эта работа будет проводиться совместно с учеными из Texas A&M University и University of Florida.

Что дальше

Дальнейшие исследования сосредоточатся на методах увеличения производства очищенного антимикробного соединения для его оценки в полевых условиях. Чтобы ускорить передачу технологии производителям, мы можем искать партнерства с коммерческими компаниями по производству биопестицидов для помощи в разработке продукта.

Наша работа приобрела новую актуальность из-за появляющихся заболеваний, передаваемых листоблошками, которые поражают картофель, томаты и морковь в США и вызываются близкородственными бактериальными патогенами.