Ο βιολογικός έλεγχος μπορεί να βοηθήσει να σταματήσει ένα επιθετικό, διεισδυτικό παθογόνο των δασών
Τα χωροκατακτητικά είδη είναι ζώα, φυτά ή μικρόβια που εισήχθησαν (σκόπιμα ή ακούσια) από τον αρχικό τους βιότοπο σε ένα νέο περιβάλλον, όπου εξαπλώνονται επιθετικά και συχνά προκαλούν αρνητικό αντίκτυπο στα εγγενή οικοσυστήματα, για παράδειγμα, ανταγωνιζόμενοι για πηγές τροφής, μεταδίδοντας ασθένειες ή διατροφή με ιθαγενή είδη.
Διάσημα παραδείγματα είναι η εξάπλωση των ευρωπαϊκών κουνελιών στην Αυστραλία, του αμπέλου kudzu στις Νοτιοανατολικές ΗΠΑ και του Βιρμανικού Python στη Φλόριντα. Σύμφωνα με τον διαπρεπή οικολόγο Daniel Simberloff από το Πανεπιστήμιο του Τενεσί, τα εισαγόμενα χωροκατακτητικά είδη κατέχουν τη δεύτερη θέση μετά την καταστροφή των οικοτόπων σε σύγκριση με άλλες απειλές για τη βιοποικιλότητα. Λιγότερο γνωστά στο ευρύ κοινό από τα χωροκατακτητικά φυτά και ζώα, αλλά συχνά ακόμη πιο καταστροφικά, είναι τα διεισδυτικά μικρόβια, όπως οι μύκητες, οι ωομύκητες και τα βακτήρια.
Τα τελευταία χρόνια, η παγκόσμια εξάπλωση ενός μύκητα χυτρίδος ευθύνεται για τη σημαντική μείωση των πληθυσμών των αμφιβίων και ένας νέος εισβολικός μύκητας από την Ευρώπη σκότωσε εκατομμύρια νυχτερίδες ήδη στις ΗΠΑ, οδηγώντας σε αυξημένους πληθυσμούς κουνουπιών σε ορισμένες περιοχές. Τον 19ο αιώνα, ένας φυτοπαθογόνος μικροοργανισμός που ονομάζεται Phytophthora infestans έφτασε στην Ιρλανδία και κατέστρεψε τα χωράφια με πατάτες. Η συνολική απώλεια του πιο σημαντικού φυτού οδήγησε στον περιβόητο λιμό της πατάτας στην Ιρλανδία, κατά τον οποίο πέθαναν περίπου 1 εκατομμύριο άνθρωποι και ένα εκατομμύριο άλλοι μετανάστευσαν από το νησί. Στις αρχές του 20ου αιώνα, ένας μύκητας από την Ανατολική Ασία εισήχθη στις ΗΠΑ σε ιαπωνικές καστανιές που φυτεύτηκαν ως καλλωπιστικά δέντρα. Ο μύκητας Cryphonectria parasitica δραπέτευσε γρήγορα από τις πόλεις και εισέβαλε στα δάση σκληρού ξύλου στις ανατολικές ΗΠΑ, εξαφανίζοντας όλα τα ιθαγενή κάστανα της Αμερικής και αλλάζοντας τη σύνθεση του δάσους για πάντα.
Πρόσφατα, ένα νέο εισβολικό παθογόνο δάσος εντοπίστηκε στην παράκτια Καλιφόρνια. Phytophthora ramorum σχετίζεται στενά με τον πατατοκτόνο P. infestans και πολλά άλλα επιθετικά φυτικά παθογόνα. Π. ramorum προκαλεί τον αιφνίδιο θάνατο της βελανιδιάς (SOD) και σκοτώνει πολλά ιθαγενή είδη δέντρων, όπως η παραθαλάσσια ζωντανή βελανιδιά και η τανοβελανιδιά, προσβάλλοντας τον κορμό και καταστρέφοντας τον αγγειακό ιστό που οδηγεί σε τεράστιο υδατικό στρες και μαρασμό. Επιπλέον, σε πολλά άλλα φυτά ξενιστές P. ramorum προκαλεί μόνο μια ήπια μορφή λοίμωξης των φύλλων που ονομάζεται λοίμωξη ramorum, η οποία δεν βλάπτει σημαντικά το φυτό. Δυστυχώς, αυτοί οι «δευτερογενείς» ξενιστές διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο για την παραγωγή εμβολίου και την εξάπλωση της νόσου.
Λίγα είναι γνωστά για την προέλευση του P. ramorum . Νέα έρευνα δείχνει ότι το παθογόνο μπορεί να είναι εγγενές στο Βιετνάμ ή σε άλλες περιοχές της Νοτιοανατολικής Ασίας, από τις οποίες εξαπλώθηκε στην Ευρώπη και τη Βόρεια Αμερική. Στην παράκτια Καλιφόρνια βρήκε τέλειες κλιματολογικές συνθήκες και αφθονία ευπαθών φυτών ξενιστών, οδηγώντας σε μια πολύ γρήγορη εισβολή σε αυτόχθονες δασικές εκτάσεις όπου σκότωσε εκατοντάδες χιλιάδες δέντρα. Σημαντικό ρόλο για την εξάπλωση του P. ramorum σε νέες περιοχές και P. ramorum έχει εντοπιστεί σε πολλά δημοφιλή καλλωπιστικά φυτά σε φυτώρια και διαμορφωμένους χώρους, όπως το ροδόδεντρο, η καμέλια και το βίβουρνο.
Εισήχθησαν αυστηροί ομοσπονδιακοί και κρατικοί κανονισμοί για να μειωθεί ο κίνδυνος P. ramorum μετάδοση σε άλλες πολιτείες μέσω του εμπορίου φυτών, και κατά συνέπεια, πολλά φυτώρια έπρεπε να βελτιώσουν τα πρότυπα παραγωγής τους και να εφαρμόσουν Βέλτιστες Πρακτικές Διαχείρισης για τον έλεγχο των παθογόνων. Χρηματοδοτούμενος μέσω επιχορήγησης από το Υπουργείο Γεωργίας των ΗΠΑ, ιδρύθηκε ένα ερευνητικό φυτώριο στο Σαν Ραφαέλ της Καλιφόρνια για τη μελέτη P. ramorum και άλλα διεισδυτικά παθογόνα κάτω από συνθήκες πολύ παρόμοιες με τα εμπορικά φυτώρια. Η έρευνα σε αυτόν τον Εθνικό Ιστότοπο Έρευνας Καλλωπιστικών στο Δομινικανή Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια (NORS-DUC) στοχεύει στην ανάπτυξη και αξιολόγηση της επιλογής διαχείρισης για παθογόνα καλλωπιστικών φυτών σε συνεργατικά έργα με εταίρους από πανεπιστήμια και κυβερνητικά ερευνητικά κέντρα.
Π. ramorum μπορεί να παράγει δομές ηρεμίας, τα λεγόμενα χλαμυδοσπόρια, τα οποία επιβιώνουν για σημαντικό χρονικό διάστημα στο έδαφος. Ως εκ τούτου, η αποκατάσταση του μολυσμένου εδάφους φυτωρίου είναι το επίκεντρο πολλών μελετών στο NORS-DUC. Θερμική επεξεργασία, π.χ. με ατμό και ηλιοαπολύμανση, αποδείχθηκε ότι απενεργοποιεί το P. ramorum στο χώμα. Μια άλλη φιλική προς το περιβάλλον μέθοδος για τη διαχείριση των παθογόνων είναι ο βιολογικός έλεγχος, χρησιμοποιώντας ωφέλιμους μικροοργανισμούς του εδάφους για την καταστολή των παθογόνων. Είναι γνωστοί αρκετοί μύκητες που κατοικούν στο έδαφος, οι οποίοι μπορούν να μειώσουν την πληθυσμιακή πυκνότητα των φυτικών παθογόνων και κατά συνέπεια να βελτιώσουν την ανάπτυξη των φυτών. Ένας αριθμός βιοπαρασιτοκτόνων που χρησιμοποιούν ωφέλιμους μικροοργανισμούς έχει ήδη αναπτυχθεί και χρησιμοποιείται εκτενώς για τον έλεγχο των φυτικών ασθενειών. Οι μηχανισμοί που χρησιμοποιούνται από αυτούς τους ωφέλιμους μύκητες για τον έλεγχο των παθογόνων των φυτών δεν είναι πάντα γνωστοί, αλλά μπορεί να περιλαμβάνουν άμεσο παρασιτισμό, επαγωγή μηχανισμού άμυνας των φυτών και ανταγωνισμό για θρεπτικά συστατικά, συμπεριλαμβανομένης της δέσμευσης, της μετατροπής ή της ενισχυμένης πρόσληψης.
Ο μύκητας Trichoderma asperellum φάνηκε σε εργαστηριακά πειράματα να αναπτύσσεται ενεργά προς το P. ramorum , εισβάλλουν στον ιστό του και τρέφονται από αυτόν. Σε μια σειρά πειραμάτων πεδίου στο NORS-DUC για αρκετά χρόνια, μια ομάδα με επικεφαλής τον Δρ. Tim Widmer από το USDA έδειξε ότι το T. asperellum μπορεί να μειώσει την πυκνότητα του P. ramorum στο φυτώριο έδαφος σημαντικά. Μικροτεμάχια εισήχθησαν σε έδαφος που είχε μολυνθεί τεχνητά με P. ramorum και στη συνέχεια υποβλήθηκαν σε επεξεργασία με διαφορετικά σκευάσματα T. asperellum απομόνωση 04-22. Δείγματα εδάφους λαμβάνονταν δύο φορές την εβδομάδα και ελέγχονταν για την παρουσία και την αφθονία του P. ramorum με τη διανομή ενός αιωρήματος εδάφους σε επιλεκτικό μέσο. Μετά από δώδεκα εβδομάδες, στα μικροτεμάχια που υποβλήθηκαν σε επεξεργασία με τον παράγοντα βιοελέγχου, P. ramorum μειώθηκε σε μη ανιχνεύσιμα επίπεδα. Σε μια διαφορετική δοκιμή σε ένα εμπορικό φυτώριο στην Καλιφόρνια, έδαφος μολυσμένο φυσικά με P. ramorum υποβλήθηκε επίσης σε θεραπεία με T. asperellum . Μετά από πέντε εβδομάδες, συλλέχθηκαν δείγματα εδάφους και δοκιμάστηκαν για την παρουσία P. ramorum χρησιμοποιώντας μια μέθοδο δολώματος με φύλλα ροδόδεντρου. Όχι Π. ramorum εντοπίστηκε στην υπό θεραπεία περιοχή.
Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι το T. asperellum μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως παράγοντας βιολογικού ελέγχου για τον έλεγχο του διεισδυτικού παθογόνου P. ramorum σε ανοιχτά εδάφη φυτωρίων. Τα πρώτα βήματα για την ανάπτυξη ενός εμπορικού προϊόντος έγιναν ήδη από τον Δρ. Widmer σε συνεργασία με μια εταιρεία βιοπαρασιτοκτόνων.
Αυτό το ερευνητικό έργο περιγράφηκε στο άρθρο με τίτλο, Remediation of Phytophthora ramorum -μολυσμένο έδαφος με Trichoderma asperellum απομόνωση 04-22 υπό διακοσμητικές συνθήκες φυτωρίου, που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Biological Control . Αυτή η εργασία διεξήχθη από τον Timothy L. Widmer από το Foreign Disease and Weed Science Research Unit, USDA-ARS, Sheila Johnson-Brousseau, Sibdas Ghosh, Wolfgang Schweigkofler, Supriya Sharma και Karen Suslow από το Δομινικανή Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια και την Kathleen Kosta από το Τμήμα Τροφίμων και Γεωργίας της Καλιφόρνια.
Αναφορές:
- Grünwald, N. J., Garbelotto, M., Goss, E. M., Heungens, K.,and Prospero, S. 2012. Εμφάνιση του παθογόνου αιφνίδιου θανάτου δρυός Phytophthora ramorum . Trends in Microbiology 20:131-138.
- Schweigkofler W., Kosta K., Huffman V., Sharma S., Suslow K. και Ghosh S. 2014. Το Steaming απενεργοποιεί το Phytophthora ramorum , αιτιολογικός παράγοντας του αιφνίδιου θανάτου της βελανιδιάς και του μυρμηγκιού, από μολυσμένα εδάφη φυτωρίων στην Καλιφόρνια. Πρόοδος φυτικής υγείας doi:10.1094/PHp-RS-13-0111.
- Funahashi, F., and Parke, J. L. 2016. Effects of Solarization Solarization and Trichoderma asperellum σε Εδαφογενές εμβόλιο Phytophthora ramorum και Phytophthora pini σε Φυτώρια Εμπορευματοκιβωτίων. Plant Disease 100:438-443.
- Widmer, T.L., 2014. Screening Trichoderma είδη για δραστηριότητα βιολογικού ελέγχου έναντι του Phytophthora ramorum στο χώμα. Biological Control 79, 43-48.
