Phytophthora ramorum — это оомицет, известный как возбудитель внезапной гибели дуба ( SOD ). Болезнь убивает дуб и другие виды деревьев и оказала разрушительное воздействие на популяции дуба в Калифорнии и Орегоне , а также присутствует в Европе. Симптомы включают кровоточащие язвы на стволе дерева и отмирание листвы , во многих случаях приводящеек гибели дерева.
P. ramorum также заражает большое количество других видов растений, в основном древесные декоративные растения , такие как Rhododendron , Viburnum и Pieris , вызывая симптомы на листьях, известные как ramorum dieback или ramorum blight. Такие растения могут служить источником инокуляции для новых инфекций, при этом патоген производит споры , которые могут передаваться через брызги дождя и дождевую воду .
P. ramorum был впервые зарегистрирован в 1995 году, и происхождение патогена до сих пор неясно, но большинство данных свидетельствуют о том, что он был завезен как экзотический вид в Европу и Северную Америку в отдельных случаях. [1] Для этого заболевания существует очень мало механизмов контроля, и они полагаются на раннее обнаружение и правильную утилизацию зараженного растительного материала.
Известно, что болезнь существует в прибрежном регионе Калифорнии между Биг-Сур (в округе Монтерей ) и южным округом Гумбольдт . Подтверждено, что она существует во всех прибрежных округах в этом диапазоне, а также во всех непосредственно внутренних округах от округа Санта-Клара на север до округа Лейк . Однако она не была обнаружена к востоку от прибрежных хребтов Калифорнии . Она была зарегистрирована в округе Карри, штат Орегон , к северу от границы штата Калифорния, в 2001 году. Округ Сонома пострадал сильнее всего, имея более чем в два раза большую площадь новых случаев смертности, чем любой другой округ в Калифорнии. [2]
Примерно в то же время в континентальной Европе и Великобритании было выявлено похожее заболевание под названием Phytophthora ramorum . [3]
Впервые он был обнаружен в Калифорнии в 1995 году, когда большое количество таноаков ( Notholithocarpus densiflorus ) погибло при загадочных обстоятельствах, и был описан как новый вид Phytophthora в 2000 году. Впоследствии он был обнаружен во многих других регионах, включая некоторые другие штаты США , Великобританию и Германию , либо случайно завезенный в питомниках, либо уже присутствующий незамеченным.
У таноаков болезнь распознается по увяданию новых побегов , по тому, что старые листья становятся бледно-зелеными, а через две-три недели листва становится коричневой, прилипая к ветвям. Темно-коричневый сок окрашивает кору нижней части ствола. Кора часто растрескивается и выделяет камедь с видимым изменением цвета. После того, как дерево отмирает, побеги пытаются прорасти на следующий год, но их кончики вскоре сгибаются и отмирают. Жуки-амброзии ( Monarthrum scutellare ) скорее всего заражают умирающее дерево в середине лета, оставляя кучки мелкой белой пыли возле крошечных отверстий. Позже короеды ( Pseudopityophthorus pubipennis ) производят мелкую красную сверлильную пыль. На коре часто присутствуют небольшие черные купола, плодовые тела гриба Hypoxylon . Отмирание листьев происходит более чем через год после первоначального заражения и через несколько месяцев после того, как дерево было опоясано жуками. [ необходима цитата ]
У прибрежных живых дубов и калифорнийских черных дубов первым симптомом является густой сок, вытекающий из поверхности коры, от бордово-красного до смоляно-черного цвета. Их часто называют кровоточащими язвами .
Помимо дубов, переносчиками этой болезни могут быть многие другие лесные породы; Фактически, в Соединенных Штатах было замечено, что почти все древесные растения в некоторых калифорнийских лесах были восприимчивы к P. ramorum . [4] включая рододендрон , мадрон ( Arbutus menziesii ), чернику вечнозеленую ( Vaccinium ovatum ), лавр калифорнийский ( Umbellularia Californica ), конский каштан ( Aesculus Californica ), клен крупнолистный ( Acer macrophyllum ), тойон ( Heteromeles arbutifolia ), мансаниту ( Arctostaphylos spp.) . ), побережье красное дерево ( Sequoia sempervirens ), пихта Дугласа ( Pseudotsuga menziesii ), кофейная ягода ( Rhamnus Californica ), жимолость ( Lonicera hispidula ) и дуб Шриве ( Quercus parvula ). P. ramorum чаще вызывает менее серьезную болезнь, известную как ramorum dieback/листовая пятнистость на этих хозяевах . Характерные симптомы — темные пятна на листве , а у некоторых хозяев — отмирание стеблей и веток. [5] Болезнь способна убить некоторых хозяева, такие как рододендрон, но большинство выживает. Развитие болезни на этих видах не очень хорошо документировано. Симптомы секвойи проявляются в виде фиолетовых пятен на побегах, обесцвечивания игл и язв на небольших ветках, что может привести к гибели побегов.
Основным симптомом P. ramorum на рододендроне являются пятна на листьях, которые разрастаются в поражения. Поражения проникают сквозь растительную ткань, так что пятна одинаковы как на верхней, так и на нижней части листа. Поражения обычно имеют треугольную форму и распространяются вдоль средней жилки. Они могут появляться в любом месте, где на поверхности листа скапливается вода. Пятна на листьях имеют размытые края и могут казаться пропитанными водой. В тяжелых случаях все растение-хозяин может погибнуть. [6]
В Европе гниль раморума впервые была обнаружена на рододендроне и калине в начале 1990-х годов [3] , где изначально она была обнаружена в основном на растениях, выращиваемых в контейнерах в питомниках. [7] Основными симптомами были гниль листьев и веток. [8] К 2007 году она распространилась по питомникам и торговым центрам в 16 европейских странах и была обнаружена в садах, парках и лесных массивах по крайней мере в восьми странах. [3] Она не нанесла значительного вреда европейским видам дуба. [8]
В 2009 году было обнаружено, что патоген заражает и убивает большое количество японских лиственниц ( Larix kaempferi ) в Соединенном Королевстве на участках в английских графствах Сомерсет , Девон и Корнуолл . [9] Это был первый случай в мире, когда Phytophthora ramorum была обнаружена заражающей этот вид. [10] С тех пор он также широко встречался на плантациях лиственницы в Уэльсе [11] [12] и на юго-западе Шотландии, что привело к вырубке лиственницы на сотнях акров/гектаров. [7] Комиссия по лесному хозяйству Великобритании отметила, что искоренение заболевания не представляется возможным, и вместо этого приняла стратегию сдерживания заболевания, чтобы сократить его распространение. [10] Симптомы заболевания на лиственницах включают отмирание кроны и ветвей дерева, а также характерное пожелтение или рыжий цвет под корой. [10] В августе 2010 года болезнь была обнаружена на японских лиственницах в графствах Уотерфорд и Типперэри в Ирландии. [13] К февралю 2014 года она распространилась на плантации японской лиственницы по всему югу страны. [14] Коиллт , которому принадлежало двадцать лесов, где присутствовала болезнь, вырубил 16 000 деревьев в одном из своих лесов, уже вырубив 150 гектаров, чтобы сдержать болезнь. [15] В 2023 году было обнаружено, что болезнь заражает лиственницы в Уайминг-Брук , Шеффилд, и планируется вырубить более 1000 деревьев, чтобы сдержать распространение инфекции. [16]
Близкородственный вид Phytophthora kernoviae вызывает симптомы, схожие с симптомами P. ramorum , но поражает европейский бук ( Fagus sylvatica ). [17]
Первичный инокулят (спорангии) P. ramorum развиваются на листьях первичного хозяина, к которым относятся такие виды деревьев, как калифорнийский лавр, крупное лиственное дерево, растущее на западном побережье Тихого океана. [18] Затем эти споры переносятся дождем и воздушными потоками на листья нового хозяина язвы ствола, к которым относятся широколиственные деревья, такие как таноак , где они начинают развиваться. [18] Вторичный инокулят заражает внутреннюю кору и заболонь, что приводит к кровоточащим язвам на коре нового хозяина, которые усугубляются инфицированными опавшими листьями и дождевыми брызгами на нижний ярус хозяина язвы, которые могут служить источниками инокулята. После того, как зараженное им растительное вещество погибает и разлагается, P. ramorum переносится в почву дождевой водой, где заключительная часть его цикла (фаза почвы) плохо изучена учеными. Однако предполагается, что хламидоспоры играют роль в долгосрочном выживании патогена, хотя факторы, вызывающие прорастание, неизвестны. [18] Кроме того, споры P. ramorum, по-видимому, успешно размножаются только в диапазоне температур от 65 до 70 °F (от 18 до 21 °C), что полезно знать для защиты питомников и определения потенциальных окон передачи заболевания. [19]
P. ramorum производит как покоящиеся споры (хламидоспоры), так и зооспоры , которые имеют жгутики , позволяющие им плавать . P. ramorum распространяется по воздуху; [20] одним из основных механизмов распространения является разбрызгивание спор дождевой водой на другие восприимчивые растения и в водотоки для переноса на большие расстояния. [20] Хламидоспоры могут выдерживать суровые условия и способны перезимовывать. [20] Патоген воспользуется ранением, но это не обязательно для возникновения заражения . [21]
Как упоминалось выше, P. ramorum не убивает каждое растение, которое может быть использовано в качестве хозяина , и эти растения наиболее важны в эпидемиологии заболевания, поскольку они действуют как источники инокулята. [22] В Калифорнии, калифорнийский лавр ( Umbellularia californica ), по-видимому, является основным источником инокулята. [23] Зеленые отходы, такие как опавшие листья и пни деревьев, также способны поддерживать P. ramorum как сапротроф и действовать как источник инокулята. Поскольку P. ramorum способен заражать многие декоративные растения , он может передаваться при перемещении декоративных растений. [ требуется ссылка ]
В питомниках P. ramorum распространяется в основном между соседними, соприкасающимися растениями и подвергается воздействию зараженной поверхностной воды. Распространение на большие расстояния возможно благодаря поставкам зараженных питомниковых растений, что, вероятно, является причиной проникновения в Европу и Северную Америку. [24]
Туристы , горные велосипедисты , наездники и другие люди , занимающиеся различными видами активного отдыха, также могут непреднамеренно переносить патоген в районы, где его ранее не было. Те, кто путешествует в районе, который, как известно, заражен SOD, могут помочь предотвратить распространение заболевания, очищая свои (и своих животных) ноги, шины, инструменты, походное снаряжение и т. д. перед возвращением домой или въездом в другой незараженный район, особенно если они были в грязной почве. Кроме того, перемещение дров может привести к внезапной гибели дуба в других незараженных районах. Как домовладельцам, так и путешественникам рекомендуется покупать и сжигать местные дрова. [25]
Передача P. ramorum может также происходить посредством перемещения пропагул на поверхности некоторых животных, таких как перелетные птицы, улитки и слизни. [1]
P. ramorum является гетероталличным и имеет два типа спаривания , A1 и A2, необходимых для полового размножения. [26] Европейская популяция преимущественно представлена A1, в то время как в Северной Америке встречаются оба типа спаривания, A1 и A2 . [27] Генетика двух изолятов указывает на то, что они репродуктивно изолированы. [28] В среднем тип спаривания A1 более вирулентный, чем тип спаривания A2, но патогенность изолятов A2 отличается большей вариабельностью. [29] В настоящее время неясно, может ли этот патоген размножаться половым путем в природе, и генетические исследования предполагают, что линии двух типов спаривания могут быть изолированы репродуктивно или географически, учитывая наблюдаемую эволюционную дивергенцию. [30] В одном исследовании, проведенном в 2010 году, изучалась способность этого патогена к половому размножению путем спаривания типа EU1 A1 с европейскими и американскими типами A2. Пробки агарозы томатного сока, содержащие активно растущие культуры P. ramorum разных типов на морковном агаре, инкубировали в темноте при 20 градусах Цельсия. Полученные ооспоры изолировали, очищали и окрашивали тетразолиевым красителем в МТТ-анализе . Фиолетовые ооспоры считались спящими, тогда как прозрачные, синие или черные считались нежизнеспособными. Однако некоторые из фиолетовых спор имели аномальную морфологию. Нормальная морфология включает ядро, двойную стенку и оопласт. После 60-дневного периода созревания не наблюдалось прорастания спящих ооспор. После 110-дневного периода инкубации прорастало >0,5% ооспор. Более длительное время прорастания лишь незначительно увеличивало скорость прорастания. Потомство, полученное из ооспор, было разнообразным, некоторые были гомоталличными , а другие относились либо к типу A1, либо к типу A2. Патогенность потомства также была изменчивой. [31] С момента открытия происхождения этого патогена в восточноазиатских лавровых лесах около провинции Юньнань и на юго-западе Японии было охарактеризовано больше типов этого патогена, таких как индокитайский (IC) и японский (NP) фенотипы на основе морфологии колоний на агаре. Однако, похоже, что все еще существует только два жизнеспособных типа спаривания, A1 и A2, причем один изолят из индокитайской группы не реагировал ни на какие попытки вызвать спаривание, что привело к тому, что его охарактеризовали как «A0», не отвечающий. Типы A1 и A2 были изолированы как из Японии, так и из границы Юньнань/Вьетнам. Полученные гаметангии были редкими. Средний диаметр ооспор составил 26,1 микрометра. Из тех ооспор, которые были созданы, 81,5% потомства IC1 и IC2 имели нормальную морфологию. 18,5% были явно абортированы. Для NP1xNP2 гаметангии были слишком редки, чтобы определить частоту абортов, но она была очень высокой. [32] В целом, кажется, чтоP. ramorum способен к половому размножению, но оно крайне неэффективно даже среди исходной популяции.
P. ramorum — относительно новое заболевание, и было несколько споров о том, где оно могло возникнуть или как оно эволюционировало. Одной из основных причин, по которой определение естественного ареала этого организма затруднительно, является то, что он, как правило, не вызывает симптоматических или инфекционных заболеваний у хозяев, которые адаптированы к естественному сосуществованию с ним. Только когда этот организм просачивается в уязвимую среду обитания с менее устойчивыми видами хозяев, происходит заметное количество разрушений. [ необходима цитата ]
В 2021 году было проведено исследование, показавшее, что источником этого патогена являются субтропические леса лавровых деревьев в Восточной Азии, в частности район вблизи границы Вьетнама и Юньнани, Китай, а также юго-запад Японии. 505 культур Phytophthora были получены из листьев в горных ручьях Фансипан и Сау Чуа; из них 64 образца из 7 ручьев (6 из Фансипана и 1 из Сау Чуа) были идентифицированы как P. ramorum . На японских островах Сикоку и Кюсю были отобраны образцы из 17 водосборов ручьев, что дало 597 культур Phytophthora ; из них 3 из Сикоку и 4 из Кюсю были идентифицированы как P. ramorum. В дополнение к типам EU и NA исследователи идентифицировали по морфологии колоний на морковном агаре две новые группы фенотипов: индокитайские и японские. В тесте на стресс высокой температуры/низкого содержания воды NA2 и EU2 были высокоустойчивы, а NA1 и EU1 не имели роста. Колонии фенотипов индокитайского (IC) и японского (NP) демонстрировали весьма изменчивые реакции, что указывает на множественные генотипы в каждой фенотипической группе. В тесте на спаривание было обнаружено, что 89% изолятов относились к типу спаривания A1; только 11% относились к типу A2. Спаривание двух индокитайских типов IC1 и IC2 привело к образованию ооспор, подобных тем, которые наблюдались между известными линиями разного типа. Считается, что линия IC1 дала начало группе EU1. NP1 является предковой для NP2 и сестринской для EU2. NA2 является предковой для NA1. Уровень разнообразия в образцах из Восточной Азии по сравнению с разнообразием в четырех линиях, известных ранее, подтверждает гипотезу о том, что это географический центр происхождения Phytophthora ramorum. Кроме того, не наблюдалось никакой симптоматической вегетации. Присутствие других видов Phytophthora, включая P. foliorum и P. lateralis, на юго-западе Японии позволяет предположить, что это может быть источником клады родственных видов, обозначенной как клада 8c. [33]
P. ramorum — интродуцированный вид, и эти интродукции произошли отдельно для европейской и североамериканской популяций, поэтому на каждом континенте существует только один тип спаривания — это называется эффектом основателя . [34] Таким образом, различия между двумя популяциями вызваны адаптацией к разным климатам. Доказательства включают небольшую генетическую изменчивость, поскольку P. ramorum не имел времени для диверсификации с момента интродукции. Существующая изменчивость может быть объяснена многократными интродукциями, когда несколько особей лучше всего адаптировались к своим соответствующим средам. [35] Поведение патогена в Калифорнии также указывает на его интродукцию; предполагается, что такой высокий уровень смертности деревьев был бы замечен раньше, если бы P. ramorum был местным . [ необходима цитата ]
Виды Phytophthora , как было показано, эволюционировали путем межвидовой гибридизации двух разных видов из рода. [36] Когда вид вводится в новую среду , он вызывает эпизодический отбор. Вторгшийся вид подвергается воздействию других резидентных таксонов , и гибридизация может произойти, чтобы произвести новый вид. Если эти гибриды успешны, они могут превзойти свои родительские виды. [37] Таким образом, P. ramorum , возможно, является гибридом между двумя видами. Тем не менее, проект генома P. ramorum не показал никаких доказательств недавней гибридизации. [38]
В отношении экологии человека потеря таноака по мере распространения патогена на культурно чувствительные земли коренных американцев представляет собой потерю желудей таноака как одного из важнейших традиционных и церемониальных продуктов питания, все еще используемых в Северной Калифорнии, например, среди народов юрок , хупа , мивок и карук . Аналогичное воздействие относится к снижению других местных видов растений, которые являются традиционными источниками пищи в режимах таноака и дуба, зараженных патогеном. [39]
В лесной экологии патоген способствует потере экологических услуг, предоставляемых разнообразием видов растений и взаимозависимыми дикими животными. [ необходима цитата ]
Ожидается, что смертность, вызванная этим новым заболеванием, вызовет множество косвенных эффектов. Несколько прогнозов долгосрочных последствий обсуждались в научной литературе. [40] Хотя такие прогнозы обязательно спекулятивны, косвенные последствия, происходящие в более коротких временных масштабах, были задокументированы в нескольких случаях. Например, одно исследование показало, что секвойи ( Sequoia sempervirens ) росли быстрее после того, как соседние таноаки были убиты внезапной смертью дуба. [41] Другие исследования объединили текущие наблюдения и методы реконструкции/проекции для документирования краткосрочных последствий, а также для вывода будущих условий. В одном исследовании этот подход использовался для изучения эффектов SOD на структурные характеристики лесов секвойи. [42]
Дополнительные долгосрочные последствия SOD могут быть выведены из закономерностей регенерации в районах, где наблюдалась серьезная гибель. Эти закономерности могут указывать на то, какие виды деревьев заменят таноак в пораженных районах. Такие переходы будут иметь особое значение в типах леса, которые были относительно бедны разнообразием видов деревьев до введения SOD, например, в секвойевых лесах. По состоянию на 2011 год [обновлять]единственное исследование, всесторонне изучавшее регенерацию в секвойевых лесах, затронутых SOD, не нашло никаких доказательств того, что другие широколиственные виды деревьев засеивают их. [43] Вместо этого секвойя колонизировала большинство пробелов смертности. Однако они также обнаружили неадекватную регенерацию в некоторых районах и пришли к выводу, что регенерация продолжается. Поскольку в этом исследовании рассматривался только один участок в округе Марин, Калифорния , эти результаты могут быть неприменимы к другим лесам. Другие последствия для местной экологии включают, среди прочего, остаточные эффекты распыления тяжелых пестицидов (Agrifos) для лечения симптомов SOD и высокую смертность местного сообщества опылителей, которая происходит в результате. Пчелиные ульи, расположенные в районах интенсивного распыления Agrifos, понесли значительные потери популяции в прямой зависимости от применения этих химикатов. Такие округа, как Напа и Сонома, могут наносить значительный ущерб своим местным популяциям опылителей в силу принятия широкомасштабной профилактической политики пестицидов. Такой ущерб популяциям опылителей может иметь третичные негативные последствия для всего местного растительного сообщества, усугубляя потерю биоразнообразия и, следовательно, экологической ценности, приписываемую SOD. [ необходима цитата ]
Помимо быстрой и значительной потери симбиотических видов-хозяев, поскольку внезапная гибель дуба классифицируется как болезнь опоясывания ствола, которая, как доказано, вызывает значительное сокращение биомассы почвы микоризы, количество фосфора и микроэлементов, которые микориза способна поглощать, значительно снижается в почвах, занятых деревьями с SOD. [44] Другим значительным воздействием P. ramorum на окружающую среду является его тенденция приводить к образованию больших отложений сухого древесного мусора в районах, подверженных лесным пожарам, что еще больше затрудняет их локализацию. [44] Действительно, очаги SOD «неуправляемы» для пожарных команд, и появляется все больше доказательств того, что SOD играет большую роль в восприимчивости леса к пожарам. С другой стороны спектра находятся значительные экономические последствия P. ramorum , которые трудно оценить, но наиболее очевидным из них является снижение стоимости недвижимости, содержащей дубовые деревья, поскольку дубы, в частности, имеют тенденцию повышать стоимость недвижимости на участках, на которых они произрастают. [45] Кроме того, несколько отраслей промышленности США пострадали из-за распространения SOD, включая отрасли по выращиванию декоративных растений, специй и компостирования, особенно в штате Калифорния. [45]
Раннее обнаружение P. ramorum имеет важное значение для его контроля. На уровне отдельных деревьев профилактические обработки, которые более эффективны, чем терапевтические, [46] зависят от знания перемещения патогена по ландшафту, чтобы знать, когда он приближается к ценным деревьям. На уровне ландшафта быстрое и часто необнаруживаемое перемещение P. ramorum означает, что любое лечение, надеющееся замедлить его распространение, должно проводиться на очень ранней стадии развития заражения. С момента открытия P. ramorum исследователи работали над разработкой методов раннего обнаружения в масштабах, варьирующихся от диагностики на отдельных зараженных растениях до усилий по обнаружению на уровне ландшафта с участием большого количества людей.
Для обнаружения присутствия видов Phytophthora требуется лабораторное подтверждение. Традиционный метод культивирования заключается в использовании питательной среды, селективной против грибов (и, в некоторых случаях, против других оомицетов, таких как виды Pythium ). Материал хозяина удаляется с переднего края язвы растительной ткани, вызванной патогеном; полученный рост исследуется под микроскопом для подтверждения уникальной морфологии P. ramorum . Успешное выделение патогена часто зависит от типа ткани хозяина и времени года, когда предпринимается попытка обнаружения. [47]
Из-за этих трудностей исследователи разработали некоторые другие подходы к идентификации P. ramorum . Тест иммуноферментного анализа может быть первым шагом в некультуральных методах идентификации P. ramorum , но он может быть только первым шагом, поскольку он обнаруживает присутствие белков , которые продуцируются всеми видами Phytophthora . Другими словами, он может идентифицировать на уровне рода, но не на уровне вида. Тесты ELISA могут обрабатывать большое количество образцов одновременно, поэтому исследователи часто используют его для отсеивания вероятно положительных образцов от тех, которые не являются таковыми, когда общее количество образцов очень велико. [47] Некоторые производители выпускают небольшие «полевые наборы» ELISA, которые домовладелец может использовать для определения того, заражена ли растительная ткань Phytophthora .
Исследователи также разработали многочисленные молекулярные методы для идентификации P. ramorum . Они включают амплификацию последовательностей ДНК во внутренней транскрибируемой спейсерной области генома P. ramorum ( полимеразная цепная реакция ITS , или ПЦР ITS); ПЦР в реальном времени, в которой обилие ДНК измеряется в реальном времени во время реакции ПЦР с использованием красителей или зондов, таких как SBYR-Green или TaqMan; мультиплексная ПЦР , которая амплифицирует более одной области ДНК одновременно; и полиморфизм одноцепочечной конформации (SSCP), который использует последовательность ДНК ITS, амплифицированную реакцией ПЦР, для дифференциации видов Phytophthora в соответствии с их дифференциальным движением через гель. [47]
Кроме того, исследователи начали использовать особенности последовательности ДНК P. ramorum , чтобы точно определить мельчайшие различия отдельных изолятов P. ramorum друг от друга. Для этого используются два метода: усиленный полиморфизм длины фрагмента , который путем сравнения различий между различными фрагментами в последовательности позволил исследователям правильно различать изолята из ЕС и США, [47] и исследование микросателлитов , которые представляют собой области на последовательности, характеризующиеся повторяющимися парами оснований. Когда пропагулы P. ramorum прибывают в новое географическое местоположение и устанавливают колонии, эти микросателлиты начинают демонстрировать мутацию в относительно короткие сроки, и они мутируют поэтапно. Основываясь на этом, исследователи в Калифорнии смогли построить деревья на основе микросателлитных анализов изолятов, собранных по всему штату, которые отслеживают перемещение P. ramorum от двух вероятных начальных точек установления в округах Марин и Санта-Крус и далее к последующим точкам. [48]
Раннее обнаружение P. ramorum в масштабе ландшафта начинается с наблюдения за симптомами на отдельных растениях (и/или обнаружения пропагул P. ramorum в водотоках; см. ниже). Систематический наземный мониторинг был затруднен в пределах ареала P. ramorum , поскольку большинство зараженных деревьев произрастают на сложной мозаике земель с различными владельцами. В некоторых районах целевые наземные обследования проводились в районах интенсивного отдыха или использования посетителями, таких как парки, начальные точки троп и лодочные спуски. В Калифорнии при проведении наземного обнаружения поиск симптомов на лавре является наиболее эффективной стратегией, поскольку заражение P. ramorum настоящих дубов и дубрав почти всегда тесно связано с лавром, основным эпидемиологическим плацдармом для патогена. [49] [50] [51] Более того, на многих участках в Калифорнии (хотя и не на всех) P. ramorum обычно можно обнаружить в зараженных тканях лавра с помощью методов культивирования круглый год; Это не относится к большинству других хозяев, и это не относится к Орегону, где таноак является самым надежным хозяином. [52]
В рамках общенациональной программы Министерства сельского хозяйства США с 2003 по 2006 год в 39 штатах США проводилось наземное обследование для определения того, был ли патоген установлен за пределами территорий Западного побережья, которые уже были известны как зараженные. Районы отбора проб были стратифицированы по экологическим переменным, которые, вероятно, будут способствовать росту патогена, и по близости к возможным точкам введения инокулята, таким как питомники. Образцы собирались вдоль трансект, установленных в потенциально восприимчивых лесах или за пределами периметров питомников. Единственные положительные образцы были собраны в Калифорнии, что подтвердило, что P. ramorum еще не установился в окружающей среде за пределами Западного побережья. [53]
Аэрофотосъемка оказалась полезной для обнаружения заражений P. ramorum на больших ландшафтах, хотя это не такой «ранний» метод, как некоторые другие, поскольку он зависит от обнаружения мертвых крон таноака с самолета с фиксированным крылом. Сложная технология GPS и эскизного картирования позволяет наблюдателям отмечать местоположение мертвых деревьев, чтобы наземные бригады могли вернуться в этот район и взять образцы из близлежащей растительности. [54]
Обнаружение P. ramorum в водотоках стало самым ранним из методов раннего обнаружения. Этот метод использует приманки в виде груш или рододендрона, подвешенные в водотоке с помощью веревок, ведер, сетчатых мешков или других подобных устройств. Если растения в водоразделе заражены P. ramorum , зооспоры патогена (а также другие виды Phytophthora spp.) вероятно присутствуют в соседних водотоках. При благоприятных погодных условиях зооспоры привлекаются к приманкам и заражают их, вызывая поражения, которые можно выделить для культивирования патогена или проанализировать с помощью ПЦР-анализа. [55] [56] Этот метод обнаружил P. ramorum в масштабах от небольших прерывистых сезонных стоков до рек Гарсия, Четко и Саут-Форк-Ил в Калифорнии и Орегоне (площадь водосбора 144, 352 и 689 миль 2 соответственно). Он может обнаружить наличие зараженных растений в водоразделах до того, как станет очевидной какая-либо смертность от инфекций. Конечно, он не может определить точное местоположение этих зараженных растений: при первых признаках появления пропагул P. ramorum в ручье бригады должны прочесать водораздел, используя все доступные средства, чтобы найти симптоматическую растительность.
Менее технический способ обнаружения P. ramorum на уровне ландшафта заключается в привлечении к поиску местных землевладельцев по всему ландшафту. Многие местные департаменты сельского хозяйства округов и офисы кооперативного расширения Калифорнийского университета в Калифорнии смогли отслеживать распространение патогена в своих регионах с помощью отчетов и образцов, предоставленных им общественностью. В 2008 году лаборатория Гарбелотто в Калифорнийском университете в Беркли вместе с местными сотрудниками провела серию образовательных мероприятий под названием «SOD Blitzes», призванных предоставить местным землевладельцам базовую информацию о P. ramorum и о том, как определить его симптомы; каждому участнику был предоставлен набор для отбора проб, он отобрал образцы определенного количества деревьев на своей территории и вернул образцы в лабораторию для анализа. Надеемся, что этот вид гражданской науки поможет создать улучшенную карту распространения P. ramorum в районах, где проводятся семинары.
С тех пор как в 2004 году регулирующие органы США обнаружили, что P. ramorum распространился по всей стране на ряд хозяев, было показано, что упреждающие проверки сельскохозяйственных поставок помогают снизить риск заражения внезапной гибелью дуба. [57] Более того, APHIS Министерства сельского хозяйства США планирует остановить распространение SOD, продолжив свою программу по работе с общественностью и приняв правила передачи сельскохозяйственной продукции, которая может быть переносчиком болезни P. ramorum . Действительно, в Орегоне и Калифорнии Министерство сельского хозяйства США успешно регулировало запас потенциальных растений-хозяев в питомниках, чтобы «заморить голодом» болезнь потенциальных растений-хозяев. [57] Кроме того, при управлении ею в питомниках важно учитывать, что персоналу питомников часто требуется посещать полевые объекты, такие как теплицы, поля и другие питомники. [58] Поэтому необходимо принять ряд мер биологической безопасности, чтобы гарантировать, что СОД непреднамеренно не будет перенесен в питомник, включая вождение транспортных средств только по асфальтированным, бетонным или гравийным площадям в местах проверки, чтобы избежать контакта с органическими веществами почвы, которые могут представлять потенциальный переносчик болезней. [58]
Курс, по которому должно осуществляться управление P. ramorum , зависит от ряда факторов, включая масштаб ландшафта, на котором предполагается управлять им. Управление P. ramorum было предпринято на ландшафтном/региональном уровне в Орегоне в форме кампании по полному искоренению патогена в лесах, в которых он был обнаружен (в основном частных, но также лесной службы USDA и Бюро по управлению земельными ресурсами USDI ). [59] [60] [61] Кампания по искоренению включает в себя энергичное раннее обнаружение с помощью самолетов и мониторинга водотоков, карантин под руководством Службы инспекции здоровья животных и растений Министерства сельского хозяйства США (USDA APHIS) и Министерства сельского хозяйства штата Орегон для предотвращения перемещения материалов-хозяев из района, где обнаружены зараженные деревья, и немедленное удаление растительности-хозяина P. ramorum , симптоматической или нет, в пределах буферной зоны радиусом 300 футов (91 м) вокруг каждого зараженного дерева.
Усилия по искоренению в Орегоне, начавшиеся в 2001 году недалеко от города Брукингс на юго-западе Орегона, с годами адаптировали свои усилия по управлению в ответ на новую информацию о P. ramorum . Например, после того, как испытания инокуляции различных видов деревьев более четко определили, какие хозяева восприимчивы, кооператоры Орегона начали оставлять на участке виды, не являющиеся хозяевами, такие как пихта Дугласа и красная ольха. В другом примере, обнаружив, что небольшой процент пней таноаков, которые отрастали на местах удаления хозяев, были заражены патогеном (неизвестно, были ли эти инфекции системными или достигли побегов из окружающей среды), кооператоры начали предварительную обработку деревьев очень небольшими, целевыми количествами гербицида, чтобы убить корневую систему зараженных таноаков перед их вырубкой. Усилия были успешными в том, что, хотя они еще не полностью искоренили патоген в лесах Орегона, эпидемия в Орегоне не приняла такого взрывного характера, как в лесах Калифорнии. [ необходима ссылка ]
Однако Калифорния сталкивается со значительными препятствиями, которые не позволяют ей предпринять такие же усилия по искоренению. Во-первых, к тому времени, как была обнаружена причина внезапной гибели дуба, этот организм слишком хорошо укоренился в лесах в районах Санта-Крус и залива Сан-Франциско , чтобы обеспечить успех любых усилий по искоренению. Даже в относительно незараженных районах северного побережья и южного Биг-Сура регионально скоординированные усилия по борьбе с патогеном сталкиваются с огромными проблемами руководства, координации и финансирования. Тем не менее, управляющие земельными участками все еще работают над координацией усилий между штатами, округами и агентствами, чтобы обеспечить управление P. ramorum более комплексным образом.
Для землевладельцев, желающих ограничить воздействие смерти SOD на их собственность, существует несколько вариантов. Ни один из этих вариантов не является надежным, гарантированно не уничтожит P. ramorum или не предотвратит заражение дерева. Некоторые из них все еще находятся на начальной стадии тестирования. Тем не менее, при продуманном и тщательном использовании некоторые из методов лечения действительно повышают вероятность либо замедления распространения патогена, либо ограничения его воздействия на деревья или насаждения деревьев. Предполагая, что землевладелец правильно определил дерево(а)-хозяина и симптом(ы), предоставил образец местным органам власти для отправки в утвержденную лабораторию для тестирования и получил подтверждение того, что дерево(а) действительно заражены P. ramorum — или, в качестве альтернативы, предполагая, что землевладелец знает, что поблизости находятся зараженные P. ramorum деревья, и хочет защитить ресурсы на своей собственности — он или она может попытаться контролировать культурными (отдельное дерево), химическими или лесоводственными (на уровне насаждения) средствами.
Лучшим доказательством того, что методы агротехники могут помочь защитить деревья от P. ramorum, является исследование, которое установило корреляцию между риском заболевания прибрежных живых дубов и близостью деревьев к лавру. [23] В частности, это исследование показало, что деревья лавра, растущие в пределах 5 м от ствола дуба, были лучшими предикторами риска заболевания. Это означает, что стратегическое удаление деревьев лавра вблизи прибрежных живых дубов может снизить риск заражения дуба. Массовое удаление деревьев лавра не было бы оправдано, поскольку лавры, растущие близко к дубам, по-видимому, обеспечивают наибольший фактор риска. Верна ли та же закономерность для других дубов или таноаков, еще предстоит установить. Исследования по этому вопросу были начаты для таноака, но любые возможные рекомендации по агротехнике будут более сложными, поскольку ветки таноака также служат источниками инокулята P. ramorum .
Первоначально многообещающим средством для предотвращения заражения отдельных деревьев дуба и таноака, а не для лечения уже развившейся инфекции, является фосфонатный фунгицид, продаваемый под торговым названием Agri-fos. Фосфонат — это нейтрализованная форма фосфористой кислоты, которая действует не путем прямого антагонизма Phytophthora , а путем стимуляции различных видов иммунных реакций со стороны дерева. [46] Он в основном экологически безопасен, если не применяется к нецелевым растениям, и может применяться либо в виде инъекции в ствол дерева, либо в виде спрея на штамб. При применении Agri-fos в виде спрея его необходимо сочетать с органосиликатным поверхностно-активным веществом Pentra-bark, чтобы продукт мог прилипать к стволу дерева достаточно долго, чтобы быть поглощенным деревом. Agri-fos оказался очень эффективным в предотвращении заражения деревьев, но его следует применять, когда видимые симптомы P. ramorum на других деревьях в непосредственной близости все еще относительно далеки; в противном случае дерево, которое нужно обработать, вероятно, уже заражено, но видимые симптомы еще не проявились (особенно это касается таноака). Однако более поздние обширные полевые испытания показали, что фосфонат (также называемый фосфитом) имел лишь незначительный, если вообще имел, положительный эффект. [62]
Испытания методов лесоводства для обработки P. ramorum начались в округе Гумбольдт на северо-западе прибрежной Калифорнии в 2006 году. Испытания проводились на различных зараженных участках, как частных, так и государственных, и в целом были сосредоточены на различных уровнях и видах удаления хозяина. Самые крупные (50 акров (200 000 м2 ) ) и наиболее повторяющиеся испытания включали удаление таноака и лавра бензопилой по всему зараженному насаждению, как с последующим поджогом, так и без него, предназначенным для устранения мелких саженцев и зараженной листовой подстилки. [63] Другие обработки включали удаление хозяина в модифицированной схеме «затененного топливного перерыва», в которой удаляется весь лавр, но не все таноаки; удаление лавра и таноака с помощью гербицидов; и удаление только лавра. Результаты этих обработок все еще отслеживаются, но повторный отбор проб до сих пор обнаружил только очень небольшое количество P. ramorum в почве или на растительности на обработанных участках.
Исследования и разработки в области борьбы с P. ramorum в условиях питомников охватывают как P. ramorum на отдельных растениях, так и P. ramorum в среде питомника и перемещение патогена через государственные и национальные границы в зараженных растениях.
В ряде исследований были проверены лечебные и защитные эффекты различных химических соединений против P. ramorum на растениях, которые ценятся как декоративные или рождественские елки. Многие исследования были сосредоточены на четырех основных декоративных хозяевах P. ramorum ( Rhododendron , Camellia , Viburnum и Pieris ). Было обнаружено несколько эффективных соединений; некоторые из наиболее эффективных включают мефеноксам , металаксил , диметоморф и фенамидон . Многие из этих исследований сошлись на следующих выводах: химические соединения, в целом, более эффективны в качестве профилактических, чем лечебных средств; при профилактическом использовании химические соединения необходимо повторно применять через различные промежутки времени; и химические соединения могут маскировать симптомы заражения P. ramorum на растении-хозяине, потенциально мешая проверкам для карантинных усилий. В целом, эти соединения подавляют, но не искореняют патоген, и некоторые исследователи обеспокоены тем, что при повторном использовании патоген может стать устойчивым к ним. Эти исследования и выводы обобщены Клиюнасом. [64]
Другая область исследований и развивающейся практики касается устранения P. ramorum из питомников, в которых он установлен для предотвращения перемещения патогенов, передаваемых человеком, в торговле декоративными растениями. Один из способов решения этой проблемы — надежная программа карантина и инспекции, которую внедрили различные федеральные и государственные регулирующие органы. В соответствии с федеральной программой карантина P. ramorum , реализуемой USDA APHIS , питомники в Калифорнии, Орегоне и Вашингтоне регулируются и должны участвовать в ежегодном режиме инспекций; питомники в 14 зараженных округах в прибрежной Калифорнии, а также ограниченная зараженная территория в округе Карри , штат Орегон, должны участвовать в более строгом графике инспекций при отправке из этой области. [65]
Большая часть исследований по дезинфекции питомников была сосредоточена на добровольных лучших методах управления (BMP), которые питомники могут применять для предотвращения проникновения P. ramorum в питомник и перемещения с растения на растение. В 2008 году группа организаций питомниководческой промышленности выпустила список BMP, который включает подразделы по профилактике/управлению вредителями, обучению, внутреннему/внешнему мониторингу/аудиту, записям/прослеживаемости и документации. Документ включает такие конкретные рекомендации, как «Избегайте орошения дождеванием растений с высоким риском»; «После каждого севооборота дезинфицируйте грядки для размножения , зону сортировки, столы для резки, машины и инструменты, чтобы свести к минимуму распространение или проникновение патогенов»; и «Персонал питомника должен посещать одно или несколько обучений P. ramorum , проводимых квалифицированным персоналом, или документировать самообучение». [66] [67]
Исследования по контролю P. ramorum в питомниках также были сосредоточены на дезинфекции поливной воды, содержащей инокулят P. ramorum . Поливная вода может быть заражена от лавровых деревьев в лесу (если источником полива является ручей), от лавровых деревьев, нависающих над поливными прудами, от стока из зараженных лесов, [68] или от рециркулированной поливной воды. [69] Эксперименты в Германии с тремя типами фильтров — медленными песчаными фильтрами , лавовыми фильтрами и искусственными водно-болотными угодьями — показали, что первые два полностью удалили P. ramorum из поливной воды, в то время как 37% образцов воды после обработки из искусственных водно-болотных угодий все еще содержали P. ramorum . [70]
Наряду с надлежащими методами орошения, покрытие почвы может быть эффективной практикой управления декоративными растениями в питомниках. Покрытие земли слоем гравия толщиной 5–7 см может предотвратить распространение брызг пропагул на декоративные растения, выращиваемые в контейнерах. Эта практика также может значительно подавить болезнь. [71]
Поскольку P. ramorum может сохраняться в почвенном профиле неопределенное время, программы управления в питомниках должны также касаться определения распространения патогена в почве питомника и устранения его из зараженных областей. Для дезинфекции почвы были протестированы различные химические варианты, включая такие химикаты, как хлорпикрин , метам-натрий , йодометан и дазомет . Лабораторные испытания показали, что все эти химикаты были эффективны при нанесении на зараженную почву в стеклянных банках. Кроме того, испытания на добровольных питомниках с зараженной почвой показали, что фумигация дазометом (торговое название Basamid) с последующим 14-дневным периодом укрытия брезентом успешно удалила P. ramorum из почвенного профиля. [72] Другие методы дезинфекции почвы, которые изучаются или к которым был выражен интерес, включают паровую стерилизацию , соляризацию и мощение зараженных областей.
Одним из важнейших аспектов контроля P. ramorum является прерывание перемещения патогена человеком путем обеспечения того, чтобы зараженные материалы не перемещались из одного места в другое. Хотя обязательные карантины выполняют часть этой функции, также важна элементарная чистота при работе или отдыхе в зараженных районах. В большинстве случаев методы поддержания чистоты включают в себя очистку потенциально зараженных поверхностей, таких как обувь, транспортные средства и домашние животные, от листвы и грязи перед тем, как покинуть зараженную территорию. Требования к внедрению этих методов усложняются, когда в зараженных районах работает большое количество людей, например, при строительстве, заготовке древесины или тушении лесных пожаров . Департамент лесного хозяйства и противопожарной защиты Калифорнии и Лесная служба Министерства сельского хозяйства США (USDA) внедрили руководящие принципы и требования по смягчению последствий для последних двух ситуаций; Основную информацию о чистоте в районах, зараженных P. ramorum , можно найти на веб-сайте Калифорнийской целевой группы по смертности дубов (www.suddenoakdeath.org) в разделе «Лечение и ведение» (подраздел «Санитария и сокращение распространения»).
В Англии в 2009 году Лесная комиссия , DEFRA , Агентство по исследованию продовольствия и окружающей среды , Совет графства Корнуолл и Natural England работают вместе, чтобы зарегистрировать местоположения и бороться с этим заболеванием. Natural England предлагает грантовое финансирование через свои программы Environmental Stewardship , Countryside Stewardship и Environmentally Sensitive Area для очистки рододендрона. [73] В 2011 году Лесная комиссия начала вырубку 10 000 акров (40 км 2 ) лиственничного леса на юго-западе Англии в попытке остановить распространение заболевания. В 2023 году Лесная комиссия выпустила Уведомление о состоянии здоровья растений для Sheffield and Rotherham Wildlife Trust , предписав ему удалить более 1000 деревьев в их природном заповеднике в Уайминг-Брук. [16] В Северной Ирландии в конце 2011 года Лесная служба Министерства сельского хозяйства и развития сельских районов начала вырубку 14 гектаров пострадавшего лиственничного леса в Монейскальпе, на окраине лесопарка Толлимор в графстве Даун. [74]
