Eine Bakterienart, die eng mit der tödlichen Citrus Greening Disease verwandt ist, entwickelt schnell ihre Fähigkeit, Insektenwirte und möglicherweise auch Pflanzen zu infizieren.
Die neu identifizierte Art gehört zu Liberibacter, einer Bakterienfamilie, von der bekannt ist, dass sie mehrere wirtschaftlich wichtige Nutzpflanzen infiziert. Es gibt neun bekannte Liberibacter-Spezies, darunter eine, die Kartoffeln infiziert, und drei, die mit der Zitrusvergrünung in Verbindung gebracht werden.
Citrus Greening, auch bekannt als Huanglongbing, ist weltweit der Killer Nummer eins bei Zitrusbäumen. Obwohl viele an Lösungen arbeiten, gibt es derzeit keine wirksame Präventions- oder Behandlungsoption auf dem Markt.
Angesichts der zerstörerischen Eigenschaften seiner Verwandten machten sich die Wissenschaftler von UC Riverside daran, zu verstehen, wie die neue Art L. capsica anderen Arten von Liberibacter genetisch ähnelt.
„Wie bei neuen Stämmen von COVID-19 werden Bakterien zu besorgniserregenden Varianten, wenn ihre Mutationen pathogene oder übertragbare Eigenschaften beeinflussen können“, sagte Allison Hansen, Entomologin und Studienleiterin der UCR.
Viele Liberibacter haben gemeinsame Gene, die es ihnen ermöglichen, in einem Wirt zu leben.
„Diese Bakterien erwerben DNA von ihren Wirten, also sind sie ohne einen Wirt verschwunden, sie werden sterben“, sagte Hansen.
Für diese Studie identifizierte das Forschungsteam 21 Gene in L. capsica, bei denen es sich um sich schnell entwickelnde Aminosäuremutationen handelt, die mit infektiösen Eigenschaften in Verbindung gebracht werden. Diese Entwicklung wird in einer neuen dokumentiert Mikrobiologisches Spektrum Zeitschriftenpapier.
Eine Untergruppe von Mutationen, die das Team wiederholt fand, betrifft Gene, die Pilus beeinflussen, winzige bakterielle „Härchen“, die es den Bakterien ermöglichen, in Wirtsinsekten einzudringen und DNA aufzunehmen. Insekten übertragen die Bakterien dann auf Pflanzen.
L. capsica wurde zufällig in einem Paar fliegender Insekten auf einer Paprikapflanze in Brasilien gefunden. Diese Insekten, Flohsamen, sind bekannte Pfefferschädlinge. Es ist jedoch noch nicht bekannt, ob L. capsica Paprika oder andere Nutzpflanzen infiziert.
Das Sammeln direkter Beweise dafür, ob die Bakterien Paprikagewebe infizieren, könnte sich als schwierig erweisen, da Hansens Team nur eine einzige Probe hatte und L. capsica nicht in einem Labor gezüchtet werden kann.
Die Flohsamen wurden in Brasilien von Diana Percy gesammelt, einer Entomologin an der University of British Columbia und häufige Mitarbeiterin von Hansen. Percy bereist die Welt auf der Suche nach Flohsamen, wusste aber nicht, dass diese neuartige Bakterien beherbergen würden. Diese Entdeckung war später gemacht in Hansens Labor, nachdem Percy die Flohsamen geteilt hatte, die sie im Ausland erhalten hatte.
„Wir informieren Wissenschaftler in Brasilien und anderen Orten, um Pflanzen darauf zu untersuchen“, sagte Hansen. „Angesichts der Neigung von Liberibacter, ernsthafte Pflanzenpathogene auf domestizierten Nutzpflanzen zu sein, sollte es auf dem Radar aller wegen des Ausbruchspotenzials stehen.“
Wesentlich für diese Studie war die Arbeit von Ariana Sanchez, einer UCR-Studentin in Mikrobiologie, die sich für bakterielle Krankheitserreger interessiert, die von Insekten übertragen werden. Sanchez ist der erste Inklusivitäts-Stipendiat der Abteilung für Entomologie.
Als Reaktion auf die Black Lives Matter-Bewegung und den Tod von George Floyd im Jahr 2020 hat die Abteilung das Stipendium „Advancing Inlusivity in Entomology“ ins Leben gerufen. Die Fakultät erkannte die Notwendigkeit, Studenten aus Randgruppen zu unterstützen, die eine Leidenschaft für das Studium von Insekten haben, aber mit systemischen Barrieren konfrontiert sind, die sie von der Forschung ausschließen Gelegenheiten.
Durch die Unterstützung bei der Identifizierung der Art und Weise, wie sich L. capsica entwickelt, hat Sanchez einen wichtigen Beitrag zum Wissen über Liberibacter geleistet.
„In der Lage zu sein, Krankheitserreger wie diese zu verstehen und wie sie mit den Insekten, die sie übertragen, interagieren, ist so entscheidend für die Sicherheit unserer Lebensmittelversorgung“, sagte Hansen.
Allison K. Hansen et al., Divergente Wirt-Mikroben-Interaktion und Pathogeneseproteine, die in kürzlich identifizierten Liberibacter-Arten nachgewiesen wurden, Mikrobiologisches Spektrum (2022). DOI: 10.1128/spectrum.02091-22