Studie zeigt, dass Krankheitserreger von einer Population auf eine andere übertragen werden

Einheimische und nicht einheimische Nutzpflanzen vertragen sich nicht gut, wenn sie nah beieinander stehen, und ziehen Schädlinge an, die wiederum Krankheiten in beide Richtungen verbreiten. Dies geht aus zwei neuen Studien der UC Riverside hervor.

„Wir haben die Landschaft verändert und damit Möglichkeiten für Krankheitserreger geschaffen, sich zu vermehren“, sagte UCR-Entomologe Kerry Mauck, Mitautor der Studien. „Wir haben Krankheitserreger eingeführt, die einheimische Pflanzen schädigen, und auf der anderen Seite der Medaille haben wir endemische Krankheitserreger, die mutieren und Nutzpflanzen infizieren.“

Als Beispiel für das zweite Szenario dient ein neuer Papier veröffentlicht in der Zeitschrift Phytopathologie dokumentiert das Vorkommen eines bakteriellen Krankheitserregers in wilden kalifornischen Pflanzen, der Nachtschattengewächse wie Tomaten, Kartoffeln und Paprika befällt.

Der Erreger Candidatus liberibacter solanacearum oder CLso ist mit dem Erreger der Citrus-Greening-Krankheit verwandt, einer Krankheit, die Zitruspflanzen tötet und für die es keine Heilung gibt. Wie die Citrus-Greening-Krankheit wird CLso durch ein kleines fliegendes Insekt namens Psyllid auf Pflanzen übertragen.

CLso verursacht eine Kartoffelkrankheit namens Zebrachip, die die Knollen deformiert, sie unverkäuflich macht und den Ernteertrag um bis zu 90 % reduziert. Die Krankheit trat erstmals in den 2000er Jahren auf und verbreitete sich schnell im ganzen Land.

„Wir wollten wissen, warum dieses Ding so plötzlich in den USA aufgetaucht ist. Der Blattflöh-Überträger ist schon lange hier. Er ist heimisch. Wir fragten uns, ob der Erreger vielleicht schon länger hier ist, als wir dachten“, sagte Mauck.

Um diese Frage zu beantworten, besuchte das Forschungsteam verschiedene Naturschutzgebiete der UC, ein Netzwerk von Wildnisgebieten, die für akademische Zwecke verwaltet werden. Sie nahmen an jedem besuchten Ort Proben von Pflanzen aus der Familie der Nachtschattengewächse und untersuchten auch konservierte Herbarexemplare aus den 1970er Jahren.

Der Erreger war auf 15–20 % der untersuchten Pflanzen vorhanden, aber die gefundenen Formen davon sind nicht dafür bekannt, Nutzpflanzen zu infizieren. Darüber hinaus ist nicht bekannt, dass die wilde Form des Erregers die Pflanzen, die er befällt, schädigt. Die Form, die Nutzpflanzen befällt, verursacht jedoch Krankheiten.

Mit anderen Worten: Die in wilden Pflanzengemeinschaften gefundenen CLso-Varianten dringen nicht auf landwirtschaftliche Felder über. Die Forscher erhielten kürzlich Fördermittel vom US-Landwirtschaftsministerium, um auf molekularer Ebene zu verstehen, was sich änderte, als der Erreger mutierte, um Nutzpflanzen infizieren zu können.

„Was hat sich geändert, dass dieser Erreger problematisch wird? Welche Proteine ​​unterscheiden sich bei den gutartigen und den virulenten Varianten? Womit interagieren sie in der Pflanze? Wenn wir die Antworten auf diese Fragen erfahren, können wir verstehen, wie Pflanzen der Krankheit widerstehen und ihnen helfen“, sagte Mauck.

In einer verwandten Studie, veröffentlicht im Zeitschrift „Phytobiomes“untersuchten Mauck und Kollegen die mögliche Übertragung viraler Krankheitserreger von landwirtschaftlichen Feldern auf wilde Kürbispflanzen in den Reservaten der UC.

„Nutzpflanzen wie Kürbisse, Melonen und Kartoffeln ziehen Blattläuse und Weiße Fliegen an, die Viren von den Nutzpflanzen auf Wildpflanzen übertragen können“, sagte Mauck.

„Viele der Viren in Nutzpflanzen sind in der Region sehr neu und wurden erst in den letzten Jahrzehnten eingeführt. Wenn diese Viren aus Nutzpflanzen in wilde Gebiete gelangen, könnten die einheimischen Pflanzen mit neuen Krankheitserregern bombardiert werden, mit denen sie noch nie zuvor in Berührung gekommen sind.“

Für dieses Projekt entnahmen die Forscher erneut Pflanzenproben aus den Reservaten der UC sowie aus dem Anza-Borrego Desert State Park. Ganze 80 % der von ihnen beprobten wilden Kürbispflanzen waren mit einem Virus infiziert, das in Kalifornien nicht heimisch ist und als Cucurbit aphid-borne yellows virus (CABYV) bezeichnet wird.

Bei der Untersuchung dieser Virusinfektionen stellten die Forscher fest, dass CABYV das Wachstum der Pflanzenwurzeln hemmt – ein Problem in Umgebungen, die im Sommer besonders trocken und heiß sind, wie beispielsweise in Südkalifornien.

„Wenn die Pflanzen keine Wurzeln bilden können, haben sie keinen Zugang zum Grundwasser und können kein Wasser in ihren Wurzeln speichern. Und wilde Kürbisse gehören zu den wenigen Pflanzenarten, die im Sommer wachsen und Ressourcen liefern, daher sind sie für andere Organismen sehr wichtig“, sagte Mauck. „Sie sind Autobahnen für Ameisen. Sie liefern Nektar und Pollen. Die Samen werden von gefährdeten Säugetieren gefressen. Sie sind lebenswichtig.“

Nach Ansicht der Forscher unterstreichen beide Studien, wie wichtig es ist, dass Landverwalter, Gärtner und Pflanzenliebhaber zusammenarbeiten, um die Einschleppung von Pflanzenpathogenen in neue Flächen zu reduzieren.

„Pflanzenpathogene können überall sein. Wann immer wir Pflanzen für den Handel transportieren, besteht die Möglichkeit, dass wir auch Pathogene als Anhalter mitbringen. Wir müssen sicherstellen, dass wir nur Pflanzenmaterial transportieren, das diese ungebetenen Gäste nicht enthält“, sagte Mauck.

„Die Untersuchung der Ausbreitung von Pflanzenpathogenen, ihres Zusammenlebens in Pflanzen und ihrer Mutation im Laufe der Zeit kann uns dabei helfen, das Ziel zu erreichen, Probleme mit unerwünschten Pathogenen sowohl bei Nutzpflanzen als auch bei Wildpflanzen zu reduzieren.“