14.03.2016/№11

Ежегодно по стране наблюдается развитие очагов болезней леса. Отсутствие своевременной диагностики и мер защиты

может привести к массовым заболеваниям питомников и насаждений на больших территориях.

В связи с глобальным изменением климата актуальной стала проблема вторжения многочисленных чужеродных возбудителей болезней, характеризующихся большей вредоносностью по сравнению с местными видами, что представляет собой значительную угрозу, причиняя экономический и экологический ущерб лесной отрасли.

В настоящее время среди спектра имеющихся способов диагностики болезней растений точное определение возбудителя на ранних этапах патогенеза возможно с использованием только молекулярно-генетических методов анализа. Традиционные же методы (визуальный, микробиологический, иммунологический) не справляются с данной задачей, так как основаны на изучении явных проявлений болезни: гнилей, пятнистости листьев, опухолей, некрозов и др. Однако на поздних стадиях развития болезни лечение малозначительно либо вообще бессмысленно.

Современные методы диагностики основаны на анализе геномов их возбудителей. Они позволяют достоверно идентифицировать «врага» при наличии всего лишь одной его клетки в растении, т.е. на стадии еще бессимптомного течения патологии. Особое значение имеет применение ДНК-технологий при выращивании посадочного материала в лесных питомниках.

В лаборатории генетики и биотехнологии Института леса НАН Беларуси разработаны различные методы диагностики и идентификации патогенных микроорганизмов. С их помощью проведено фитопатологическое обследование 65 объектов лесного фонда. Выявлено около 180 возбудителей фитозаболеваний, в числе которых 15 чужеродных «пришельцев» и 9 – идентифицированы впервые в мире. Данные об их геномах депонированы в международном генном банке Национального центра биотехнологической информации в США за приоритетом Института леса НАН Беларуси.

Выявленные видовые ассоциации возбудителей болезней, включающие инвазивные и местные микроорганизмы, вызывают массовое усыхание лесообразующих пород, что в целом приводит к деградации и распаду фитоценозов на значительных территориях.

В более 40% лесных питомников на посадочном материале хвойных пород впервые в Беларуси генетически идетифицирован патогенный гриб Phoma sp. – возбудитель опасной болезни фомоз. Касательно нашей области молекулярно-фитопатологическая экспертиза посадочного материала на территории питомников Гомельского ГПЛХО установила данное заболевание в восьми лесхозах. В настоящее время фомоз диагностируется исключительно методами генетического анализа. С целью изучения неизвестного ранее возбудителя проведено полное прочтение его генома методом секвенирования нового поколения (Next-generation sequencing, NGS).

В лесных питомниках и молодняках выявлен еще один патогенный гриб Sphaeropsis sapinea – возбудитель диплодиевого некроза хвойных. Он очень опасен для многих местных видов хвойных растений. Уже нанес огромный ущерб лесному хозяйству США, Канады и странам Европы. Распространение вредителя сосны на всей территории Беларуси было впервые отмечено в 2009 году. Вредоносность диплодиоза сводится к гибели до 40% пораженных растений. В настоящее время на основании молекулярно-генетических и фитопатологических исследований разработаны меры борьбы против данного недуга. Изучение генетических особенностей возбудителя диплодиоза позволило установить его аборигенную природу на территории нашей страны, что свидетельствует о том, что ранее это опасное заболевание диагностировали традиционными методами ошибочно в связи со сходством симптоматики с другими поражениями.

В некоторых лесхозах у интродуцентов были выявлены случаи инвазивных фитозаболеваний: мериоз лиственницы, склерофомоз туи, не имеющие микологического описания новые виды патогенных грибов, обнаруженные у пихты и др. Проведение идентификации инвазивных микроорганизмов традиционными методами – крайне затруднительно или не представляется возможным.

Инновационные методы генетического анализа позволили идентифицировать опасные заболевания во взрослых лесных насаждениях страны. Так, в Беларуси с 2003 года наблюдается массовое усыхание ясеня. До настоящего времени их площадь сократилась на 54%. Разрабатываемые меры борьбы были малоэффективны либо не эффективны вовсе, т.к. этиология заболевания оставалась до конца неизвестной, и только с помощью ДНК-технологий были выявлены причины деградации ясеников. На основании результатов исследований установлено, что эпифитотия связана с проникновением на территорию Беларуси, по всей вероятности из Польши, инвазивного патогенного гриба Hymenoscyphus fraxineus Baral et al., идентифицированного в 2010 году молекулярно-генетическими методами в лаборатории генетики и биотехнологии Института леса. Данный гриб − высоко патогенный возбудитель заболеваний, в частности халарового некроза ветвей ясеня. К настоящему времени нами и сотрудниками кафедры лесозащиты и древесиноведения БГТУ разработаны экспресс-тесты диагностики этого недуга.

Не менее важным стала регистрация и другой инвазии. В 2014 году на территории Терюховского лесничества Гомельского лесхоза в березовом и ольховом насаждениях впервые для Беларуси с использованием геномных методов исследования выявлен возбудитель опасного заболевания ольхи черной оомицет Phytophtora alni Brasier et S.A. Kirk. Уже сегодня мы констатируем опасную инвазию патогена, включенного в Единый перечень карантинных видов стран Таможенного союза.

Силами ученых сформирован ДНК-банк фитопатогенных микроорганизмов, который насчитывает порядка 250 видов и более 2.000 изолятов. Включает патогенные и условно-патогенные виды грибов и бактерий лесных пород, а также сельскохозяйственных культур. Создан интерактивный генетический атлас-определитель, содержащий новые для нашей страны заболевания лесов и позволяющий сокращать время диагностики в 3 раза.

Вторым аспектом диагностических мероприятий стала разработка алгоритмов, снижающих пестицидную нагрузку на объекты лесного фонда. Так, в ходе анализа лесных питомников, в случае установления неинфекционной этиологии биоповреждений или ослабления растений, лесохозяйственным учреждениям рекомендованы комплексные агротехнические мероприятия без применения фунгицидов общего действия. В случаях диагностики определенных типов заболеваний, разработаны алгоритмы, включающие применение высокоэффективных экологически безопасных и разрешенных по версии FSC пестицидов и биопрепаратов.

Подводя итоги, следует отметить, что внедрение в лесное хозяйство инновационных методов на основе геномных технологий – залог к здоровью лесов нашей страны.

 Станислав ПАНТЕЛЕЕВ,
старший научный сотрудник лаборатории генетики и биотехнологии Института леса