17.05.2017

Печальный вирус против зеленого дракона

Американские производители апельсинов надеются при помощи новой биологической технологии спасти свои деревья. Интересно, что в роли спасителя должен выступить цитрусовый вирус тристеза (Citrus tristeza virus, CTV), который сам представляет серьезную опасность для плантаций.

Название, означающее в переводе с испанского языка «печаль», вирус получил во время массовой вспышки болезни в странах Южной Америки в 1930 годы. Родина этого вируса – юг Китая, где за долгое время цитрусовые приобрели устойчивость к заражению. Но в начале XX века он начал распространяться на других континентах: в Южной Африке, в Индонезии, в Средиземноморье, в Южной Америке. В 1930 году в Аргентине погибло 90% цитрусовых плантаций, в 1937 вирус проник в Бразилию и Уругвай, где тоже массово погубил деревья. В начале 1950-х он проник в США. Сейчас он встречается во всех регионах мира, где выращивают цитрусовые. Вирус погубил не менее 80 миллионов цитрусовых деревьев.

Переносится вирус тлей, в первую очередь видом Toxoptera citricida. Также к передаче вируса способны и другие виды тлей: Aphis gossypii, Aphis spiraecola, Toxoptera aurantii. Тля заполучает вирус, если кормится на зараженном дереве как минимум полчаса–час, и остается способной передать его дальше в течение суток. Вирус распространяется по флоэме – проводящей ткани растений, нарушая перенос продуктов фотосинтеза от листьев к другим органам. У заболевших деревьев белеют и толстеют жилки листьев, а затем листья желтеют и опадают. Задерживается рост растения. Изменяется структура древесины. Различные штаммы вируса вызывают разное по степени тяжести поражение. Отличают по реакции на вирус и разные цитрусовые. Кислые апельсины, лаймы и грейпфруты болеют тяжелее всего. Бессимптомно переносят заражение некоторые сорта лимонов и кумкваты, но эти деревья все равно могут стать источником передачи вируса к другим.

Полностью устойчивым к вирусу оказался китайский кустарник понцирус трехлисточковый, или трифолиата (Citrus trifoliata или Poncirus trifoliata). Благодаря этому его начали использовать в качестве подвоя для прививки других видов цитрусовых, а также создавать гибриды на его основе. Так были получены цитранж (гибрид трифолиаты с апельсином), цитранждарин (с мандарином), цитрамон (с лимоном), сатсуманжи (с японским мандарином), цитранжкват (гибрид цитранжа с кумкватом) и другие. Но плоды как самой трифолиаты, так и ее гибридов имеют неприятный горько-кислый вкус, поэтому в свежем виде в пищу не годятся. В лучшем случае из них после переработки получаются фруктовые напитки.

Эффективных методов борьбы с вирусом не найдено. Обычно специалисты по защите растений стараются как можно раньше выявить поражение цитрусовой плантации и определить, какой конкретно штамм вируса заразил деревья. Если это «тяжелый» штамм, для пресечения распространения болезни все деревья уничтожают. Также в качестве защитных мер применяются борьба с тлей и контроль за ее распространением.

Чем же может быть полезен этот опасный вирус? Его предлагают использовать в качестве орудия борьбы с другой, возможно, еще более страшной болезнью цитрусовых – позеленением (citrus greening disease). Родина болезни – тропическая Азия, в Китае ее называют «болезнью зеленого дракона» (хуанлунбин). Болезнь вызывает бактерия рода Liberibacter. Листья пораженных деревьев желтеют и преждевременно опадают. Затем отмирают ветви, корни, и дерево погибает. Плоды больных деревьев небольшие, неправильной формы, с толстой, бледной кожицей, которая остается зеленой в нижней части. Вкус плодов становится горьким. Переносит болезнь небольшое насекомое, длиной всего до четырех миллиметров – азиатская цитрусовая листоблошка (Diaphorina citri).

Болезнь, начав свой путь в Китае, уже распространилась по Индии, Шри-Ланке, Малайзии, Индонезии, Мьянме, Филиппинам, Пакистану, Таиланду, островам Рюкю, Непалу, Саудовской Аравии и Афганистану. Также вместе с листоблошкой она проникла на острова Реюньон и Маврикий, в Бразилию и Мексику. В 2005 году «болезнь зеленого дракона» впервые появилась во Флориде, а в марте 2012 года была впервые отмечена в Калифорнии и Техасе. Существует также южноафриканская разновидность болезни, вызываемая родственным видом бактерий и также переносимая одним из видов листоблошек. За последнее десятилетие из-за озеленения цитрусовых производство апельсинов в США сократилось вдвое и, по мнению специалистов, болезнь способна полностью уничтожить эту отрасль сельского хозяйства.

В феврале этого года сельскохозяйственная компания Southern Gardens Citrus из Кливстона во Флориде обратилась в министерство сельского хозяйства США за разрешением использовать для борьбы против бактерии, вызывающей позеленение цитрусовых, модифицированную версию вируса CTV. Авторы этой идеи справедливо предположили, что раз уж вирус так эффективно поражает цитрусовые деревья, можно на его основе создать вирус, который делает что-то полезное, например, борется с бактерией. На прошлой неделе завершился предусмотренный законом период общественного обсуждения заявки, и теперь министерство намерено провести исследования, чтобы оценить возможные экологические последствия применения такого вируса.

Полевые испытания модифицированного вируса CTV уже ведутся. Если методика получит официальное одобрение для коммерческого применения, это станет первым подобным примером в США. Оптимистически настроенные ученые надеются, что это поможет и преодолеть существующее в обществе предубеждение по отношению к генетически модифицированным видам.

Компания Southern Gardens Citrus за последние несколько лет уже создала генетически модифицированные апельсиновые деревья, которые получили ген, взятый из шпината, который обеспечивает устойчивость деревьев к заражению «болезнью зеленого дракона». Но процедура испытаний и проверок, которая требуется, чтобы генномодифицированное растение разрешили использовать в пищевой промышленности, займет много лет. И велик риск, что за это время апельсиновые сады погибнут полностью.

Поэтому разработчики и вспомнили о вирусе CTV. Они изменили геном одного из безвредных штаммов вируса, включив в него тот самый ген из шпината. Затем они намерены прививать ветви с деревьев, зараженных модифицированным вирусом, на другие деревья, с которых ведется сбор урожая. Поскольку вирус не затрагивает плоды, авторы работы утверждают, что такой метод не требует всех тех проверок, которые предписаны для пищевых генетически модифицированных объектов. В апреле министерство сельского хозяйства сообщило, что начнет проверку экологической безопасности и, как ожидается, она займет около двух лет.

Для спасения апельсинов от «зеленого дракона» предлагаются и другие меры. Например, специалист по патологии растений Нянь Ван из Университета Флориды использует технологию редактирования генома CRISPR-Cas9, чтобы получить устойчивые к заражению апельсиновые деревья. Он рассчитывает завершить свою работу к 2019 году.

Другие методы направлены на борьбу с переносчиком болезни – листоблошкой. В 2013 году ученые обнаружили вид наездника, который поражает именно азиатскую цитрусовую листоблошку. Насекомое нашли в Пакистане и, после обширного исследования его воздействия на окружающую среду, признали годным к распространению в садах США. В 2014 году профессор энтомологии Анандасанкар Рай (Anandasankar Ray) и его коллеги изучили систему обоняния азиатской цитрусовой листоблошки и выделили привлекающие это насекомое запахи. В результате им удалось выделить ряд веществ, которые они предложили использовать в приманках для листоблошек. Результаты испытаний приманок были опубликованы в PLoS ONE, а масштабная идентификация запахов, которые различает листоблошка, описана в журнале Chemical Senses. Рецепт, предложенный учеными, включает три природных вещества: мирцен, этилбутират и р-цимол. Полученный из них аттрактант был испытан на цитрусовых деревьях в районе в Эль-Монте, штата Калифорния. Оказалось, что в ловушки, снабженные такой приманкой, попалось на 230% больше листоблошек, чем в контрольные ловушки, размещенные на тех же деревьях. Профессор Рай особо подчеркивает, что все три вещества легкодоступны, безвредны для человека и даже полезны в небольших количествах.

Остается только надеяться, что эти методы успеют получить распространение, пока цитрусовые плантации еще не погибли от болезни. Как говорит ученый из Флоридского университета Фред Гмиттер (Fred Gmitter), болезнь опустошает сады и производители цитрусовых нуждались в эффективной защите еще десятилетие назад.

Максим Руссо

Источники:

1. polit.ru