Własny korzystny mikrobiom drzew może doprowadzić do odkrycia nowych metod leczenia choroby zazieleniania cytrusów

Drzewa cytrusowe wykazujące naturalną tolerancję na bakterie żywicielskie choroby zazieleniania cytrusów, które wytwarzają nowe środki przeciwdrobnoustrojowe, które można wykorzystać do zwalczania choroby, pokazuje nasze ostatnie badanie. Znaleźliśmy drzewa na farmie organicznej w Clermont na Florydzie.

Choroba zazieleniania cytrusów —znany bardziej formalnie jako Huanglongbing lub HLBwywoływana jest przez bakterię Candidatus Liberibacter asiaticus. Rozprzestrzenia się przez owad zwany azjatycką psyllidą cytrusową. Nie jest znane lekarstwo na tę chorobę.

Jesteśmy Naukowcy z Florydy którzy studiują zrównoważone praktyki rolnicze, dyscyplina zwana także agroekologią. Nasz zespół wyizolował te związki przeciwdrobnoustrojowe w laboratorium i obecnie pracuje nad ich przetestowaniem w celu opracowania skutecznego leku na HLB.

Dlaczego to ma znaczenie

HLB zadało ogromny cios kultowemu przemysłowi cytrusowemu na Florydzie.

Od choroba zazieleniania cytrusów został po raz pierwszy wykryty w tym stanie w 2005 roku na Florydzie produkcja cytrusów spadła o ponad 92%. Choroba to tylko jeden z czynników. Inne obejmują huragany i mrozy.

Zainfekowane drzewa produkować mniej owoców. Owoce, które wyrosną, są częściowo zielone, mniejsze, mają nieregularny kształt i gorzki smak. Może spaść z drzew przed dojrzewaniem. Na liściach mogą występować plamiste plamki.

Według Departamentu Rolnictwa USA sezon wegetacyjny 2022–2023 to ok najmniej produktywny od 1936 roku. Mniejsze zbiory prowadzą do wyższych cen pomarańczy, mandarynek, grejpfrutów, cytryn i limonek.

Zarządzanie HLB jest zniechęcające. Obecnie hodowcy polegać na pestycydach kontrolować psyllid i antybiotyki, takie jak oksytetracyklina próbując kontrolować HLB. Zabiegi te są drogie i może stanowić zdrowie I zagrożenia dla środowiska. Oczywista jest potrzeba opracowania skutecznych metod leczenia HLB.

Jak wykonaliśmy naszą pracę

Podobnie jak ludzie, rośliny są siedliskiem różnorodnych zbiorowisk mikroorganizmów zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz, reprezentując mikrobiom roślinny.

Endofity – pożyteczne mikroorganizmy żyjące wewnątrz roślin —odgrywają ważną rolę w spożyciu składników odżywczych, odporności na choroby i szkodniki oraz adaptacji do stresu środowiskowego.

Poszukując terapii przeciwko HLB, przyjrzeliśmy się endofitym drzew cytrusowych, które przeżyły, innymi słowy drzewom, które są HLB-dodatnie, ale wykazywały jedynie łagodne objawy i nadal owocowały. Badając 342 endofity drzew, które przeżyły, odkryliśmy pięć endofitów bakteryjnych zdolnych do wytwarzania nowych środków przeciwdrobnoustrojowych.

Na bakteriach HLB nie można hodować laboratoryjne podłoża hodowlane jak agar lub bulion. Wykorzystaliśmy więc żywe komórki bakteryjne obecne w zmielonych próbkach tkanek zakażonych psyllidów, aby przetestować w laboratorium związki przeciwdrobnoustrojowe. Badania te wykazały, że związki przeciwdrobnoustrojowe były wysoce skuteczny w zabijaniu żywych komórek patogenu zazieleniania cytrusów w tym kontrolowanym środowisku. Środki przeciwdrobnoustrojowe można mieszać z wodą i stwierdzono, że są skuteczne w niskich stężeniach.

Co jeszcze nie wiadomo

Wstępne wyniki naszych bieżących prac wskazują, że w ekstrakcie kultur bakteryjnych obecnych jest wiele związków przeciwdrobnoustrojowych. Jest to pozytywny znak, ponieważ okazuje się, że związki przeciwdrobnoustrojowe atakują bakterie chorobotwórcze na kilka różnych sposobów. W takim przypadku pomoże to zminimalizować rozwój oporności w taki sam sposób, w jaki różne antybiotyki są przydatne dla lekarzy.

Jednym z naszych kolejnych kroków będzie ocena wybranych związków pod kątem HLB przy użyciu zakażonych korzeni cytrusów w warunkach laboratoryjnych i zakażonych roślin cytrusowych w warunkach szklarniowych, aby sprawdzić, czy rośliny będą wchłaniać te związki przeciwdrobnoustrojowe przez liście lub korzenie. Prace te będą prowadzone we współpracy z naukowcami z Texas A&M University i University of Florida.

Co dalej

Dalsze badania skupią się na metodach zwiększania produkcji oczyszczonego związku przeciwdrobnoustrojowego, aby można go było ocenić w terenie. Aby pomóc w szybszym udostępnieniu technologii hodowcom, możemy szukać partnerstwa z zainteresowanymi komercyjnymi firmami zajmującymi się biopestycydami, aby pomóc w rozwoju produktu.

Nasza praca nabrała pilnego charakteru ze względu na pojawiające się choroby przenoszone przez psyllidy, które zakażają uprawy ziemniaków, pomidorów i marchwi w USA, które są spowodowane przez blisko spokrewnione patogeny bakteryjne.

Ten artykuł został ponownie opublikowany z Rozmowa na licencji Creative Commons. Przeczytaj oryginalny artykuł.