Озеленение цитрусовых, также известное как huanglongbing, — серьезное заболевание, серьезно влияющее на производство цитрусовых во всем мире. Деревья с этим заболеванием не могут получать достаточное количество питательных веществ из почвы, их листья желтеют, молодые веточки отмирают, а плоды остаются маленькими, зелеными и непригодными для продажи.
Всего через несколько лет деревья полностью умирают.Эти симптомы связаны с бактерией Candidatus Liberibacter asiaticus, для краткости называемой CLas, которая распространяется с дерева на дерево с помощью своего крошечного насекомого-переносчика, азиатского цитрусового псиллида (Diaphorina citri).
Сегодня процесс озеленения цитрусовых был обнаружен в каждом округе Флориды, где выращивают цитрусовые, в южных штатах, где выращивают цитрусовые, и в изолированных местах южной Калифорнии. Производители испробовали множество стратегий борьбы с болезнью, но ни одна из них не оказалась достаточно эффективной или долговечной.Исследователи из Института Бойса Томпсона (BTI) и из Лаборатории исследования новых вредителей и патогенов Службы сельскохозяйственных исследований Министерства сельского хозяйства США в Итаке, штат Нью-Йорк, входят в число многих исследователей, работающих над поиском решения, и их недавняя публикация проливает свет на важную стратегию контроля распространение CLas.
Опубликованные в Infection and Immunity, они представляют возможный механизм того, как CLas может инфицировать свой вектор псиллида.Бактерии всасываются, когда псиллид питается зараженным деревом, размножаются внутри насекомого, а затем заражают здоровые деревья, пока листоборок питается по роще. Без помощи насекомого CLas не смог бы заразить новые деревья, и, таким образом, никакие новые деревья не поддались бы болезни озеленения цитрусовых. С долгосрочной целью нарушить это взаимодействие, исследователи из лаборатории Heck сосредоточили внимание на важном моменте: не все псиллиды одинаковы по своей способности распространять CLas.
«Исследования снова и снова показывают, что нимфы способны усваивать бактерии из растений намного лучше, чем взрослые», — сказала Марина Манн, исследователь BTI и первый автор исследования. «Ответ на вопрос« почему »- один из наших следующих шагов, потому что он может дать нам способ контролировать способность псиллида распространять бактерии».Чтобы эффективно распространяться псиллидами, CLas должны проходить через клетки, выстилающие кишечник насекомого.
Лаборатория под руководством профессора BTI и исследователя ARS Мишель Хек ранее показала, что клетки кишечника взрослого ACP испытывают тяжелую стрессовую реакцию при заражении CLas. Ядра клеток становятся фрагментированными, и некоторые клетки даже подвергаются апоптозу — самоубийству клеток. В своей недавней публикации исследователи сообщают о совершенно иной реакции у молодых нимф псиллид.
«Когда мы посмотрели на нимф, мы обнаружили, что их ядра редко достигают того же уровня разрушения, что и у взрослых, и, таким образом, оказываются устойчивыми к эффектам воздействия CLas», — сказал Манн.Следующим шагом будет определение механизма устойчивости у нимф, чтобы его можно было обратить вспять, чтобы остановить распространение CLas. Важный ключ к разгадке заключается в том, как псиллиды взаимодействуют с симбиотическими бактериями в кишечнике, особенно с Wolbachia pipientis.Многие насекомые являются хозяевами Wolbachia и часто зависят от этих бактерий для получения важных преимуществ — так же, как здоровье человека зависит от кишечных бактерий.
В своем исследовании Манн и Хек показывают, что у нимф псиллид Wolbachia и CLas находятся в одних и тех же клетках. Чтобы приспособиться к полезным бактериям, клетки кишечника нимфы могут активно избегать клеточного самоубийства, что, как предполагают авторы, может помочь CLas проникнуть внутрь и одновременно размножиться.Их теория подтверждается их открытием, что уровни CLas у нимф псиллид сильно коррелируют с уровнями W. pipientis, а это означает, что нимфы, которые впускают больше Wolbachia, также впускают больше CLas.
Хотя эту связь еще предстоит проверить напрямую, понимание ее механизма может дать важную цель для нарушения взаимодействия псиллид-CLas.«Теперь у нас есть точка опоры в нашем понимании молекулярных различий между нимфами и взрослыми псиллидами в кишечнике, которые CLas используют для проникновения в насекомых-переносчиков», — сказал Хек, ведущий исследователь проекта. «Это важно для нашей способности разрабатывать новые способы блокирования передачи инфекции насекомыми в роще».
«Производители цитрусовых будут в гораздо лучшем положении с точки зрения борьбы с болезнями и спасения цитрусовой индустрии США», — сказал Дэн Дрейер, председатель Калифорнийского совета по исследованиям цитрусовых, который финансирует это и другие исследования, направленные на разработку стратегии управления озеленением цитрусовых. .«Есть еще много безответных вопросов о CLas, о том, как он приобретается и передается через азиатский цитрусовый листоболочек и как он вызывает заболевание», — продолжил Дрейер. «Чем больше мы узнаем о CLas и его переносчике, тем ближе мы подойдем к тому, чтобы избавить производство цитрусовых от угрозы их озеленения».