Ученые обнаружили возбудителя болезни Пирса в черенке винограда возрастом 120 лет

Болезнь Пирса, одна из самых болезней растений в мире,  впервые была обнаружена в США, Анахайме, штат Калифорния, в 1880-х годах, и с тех пор широко распространилась территории США, в странах Южной Америки и Европы. Бактерия Xylella fastidiosa, вызывающая болезнь, закупоривает ксилему, нарушая транспорт воды и питательных веществ в растении. Лишенные питания, виноградные лозы останавливают рост, сморщиваются, листья становятся коричневыми и опадают, и спустя некоторое время растение погибает.

Ученые Калифорнийского университета и французской организации сельскохозяйственных исследований обнаружили следы ДНК X. fastidiosa в гербарном образце 120-летнего черенка виноградной лозы в Центре разнообразия растений Калифорнийского университета в Дэвисе.

Сравнив геном столетнего штамма X. fastidiosa с геномами более 330 современных штаммов, ученые смогли восстановить историю того, как патоген впервые попал в Калифорнию и затем распространился по миру.

Долгое время предполагали, что бактерия X. fastidiosa была впервые завезена в Калифорнию в 1880-х годах, когда многие виды винограда импортировали в штат с востока для разбивки виноградников.

Однако оценка геномных данных позволяет предположить, что на самом деле патоген попал в США почти на 150 лет раньше, а именно в 1740 году, и был завезен из Центральной Америки. В ходе исследования было установлено, что болезнь в Калифорнии возникла не в результате одного, а как минимум трех независимых заносов патогена. Несмотря на то, что описываемые события произошли более 250 лет назад, это все еще актуально для понимания глобального распространения патогенов растений.

Тот факт, что интродукция X. fastidiosa, вероятно, происходила тремя разными путями, также говорит о том, что в Калифорнии существовуют несколько генетически различных популяций патогена, которые могут вызывать схожие симптомы, но по-разному реагировать на такие стрессовые факторы, как изменение климата. Эти биологические различия, даже если они незначительны, могут иметь значение для борьбы с болезнями.

Полученные результаты исследования позволяют оценить, насколько быстро мутирует ДНК фитопатогена с течением времени. Установив связь между эволюционным временем и абсолютным временем, ученые смогли восстановить хронологическую историю вспышки болезни.

За последние десятилетия бактерия X. fastidiosa распространилась из США и Латинской Америки в другие страны, включая Португалию, Испанию, Италию, Израиль и Тайвань. Знание скорости эволюции фитопатогена может помочь оценить время интродукции и предотвратить его дальнейшее распространение.

Прогнозирование является важной составляющей развития сельского хозяйства. Оценка изменений в окружающей среде может помочь в подборе мер для успешного выращивания сельскохозяйственных культур. Во Всероссийском центре карантина растений (ФГБУ «ВНИИКР» Россельхознадзора) используют методы прогнозирования и оценки при подготовке анализов фитосанитарного риска вредных организмов. Анализ фитосанитарного риска является основой для деятельности по карантину растений и включения вредных организмов и инвазионных сорных растений в карантинные перечни вредных объектов различных стран и организаций.

Источник: Monica A. Donegan et al, Century-old herbarium specimen provides insights into Pierce’s disease of grapevines emergence in the Americas, Current Biology (2024). DOI: 10.1016/j.cub.2024.11.029