Загроза для лісу

З острахом і надією розміщую цю статтю. Остерігаюся, що одразу після прочитання нові патогени виявляться і в нас, сподіваюся, що наші лісозахисники, робота яких останнім часом явно пожвавилася, налагодять зв’язок із білоруськими колегами, які працюють на дещо іншому, поки що недоступному для нас рівні. М.П.

Щороку по країні спостерігається розвиток осередків хвороб лісу. Відсутність своєчасної діагностики та заходів захисту
може призвести до масових захворювань розсадників і насаджень на великих територіях.

У зв’язку з глобальною зміною клімату актуальною стала проблема вторгнення численних чужорідних збудників хвороб, що характеризуються більшою шкідливістю порівняно з місцевими видами, що становить значну загрозу, завдаючи економічної та екологічної шкоди лісовій галузі.

Нині серед спектра наявних способів діагностики хвороб рослин точне визначення збудника на ранніх етапах патогенезу можливе із використанням лише молекулярно-генетичних методів аналізу. Традиційні ж методи (візуальний, мікробіологічний, імунологічний) не справляються з цим завданням, оскільки ґрунтуються на вивченні явних проявів хвороби: гнилей, плямистості листя, пухлин, некрозів та ін. Проте на пізніх стадіях розвитку хвороби лікування малозначне або взагалі безглузде.
Сучасні методи діагностики ґрунтуються на аналізі геномів їхніх збудників. Вони дають змогу достовірно ідентифікувати «ворога» за наявності всього лише однієї його клітини в рослині, тобто на стадії ще безсимптомного перебігу патології. Особливе значення має застосування ДНК-технологій під час вирощування садивного матеріалу в лісових розсадниках.

У лабораторії генетики та біотехнології Інституту лісу НАН Білорусі розроблено різні методи діагностики та ідентифікації патогенних мікроорганізмів. З їх допомогою проведено фітопатологічне обстеження 65 об’єктів лісового фонду. Виявлено близько 180 збудників фітозахворювань, серед яких 15 чужорідних «прибульців» і 9 — ідентифіковано вперше у світі. Дані про їхні геноми депоновано в міжнародному генному банку Національного центру біотехнологічної інформації в США за пріоритетом Інституту лісу НАН Білорусі.

Виявлені видові асоціації збудників хвороб, що включають інвазивні та місцеві мікроорганізми, спричиняють масове всихання лісоутворювальних порід, що загалом призводить до деградації та розпаду фітоценозів на значних територіях.

У понад 40% лісових розсадників на садивному матеріалі хвойних порід уперше в Білорусі генетично ідентифіковано патогенний гриб Phoma sp. — збудник небезпечної хвороби фомоз. Щодо нашої області молекулярно-фітопатологічна експертиза садивного матеріалу на території розсадників Гомельського ДЛГО встановила це захворювання у восьми лісгоспах. Нині фомоз діагностується виключно методами генетичного аналізу. З метою вивчення невідомого раніше збудника проведено повне прочитання його геному методом секвенування нового покоління (Next-generation sequencing, NGS).

У лісових розсадниках і молодняках виявлено ще один патогенний гриб Sphaeropsis sapinea — збудник диплодієвого некрозу хвойних. Він дуже небезпечний для багатьох місцевих видів хвойних рослин. Уже завдав величезної шкоди лісовому господарству США, Канади та країн Європи. Поширення шкідника сосни на всій території Білорусі було вперше відзначено у 2009 році. Шкідливість диплодіозу зводиться до загибелі до 40% уражених рослин. Нині на підставі молекулярно-генетичних і фітопатологічних досліджень розроблено заходи боротьби проти цього недуги. Вивчення генетичних особливостей збудника диплодіозу дало змогу встановити його аборигенну природу на території нашої країни, що свідчить про те, що раніше це небезпечне захворювання діагностували традиційними методами помилково у зв’язку зі схожістю симптоматики з іншими ураженнями.

У деяких лісгоспах в інтродуцентів було виявлено випадки інвазивних фітозахворювань: меріоз модрини, склерофомоз туї, не мають мікологічного опису нові види патогенних грибів, виявлені в ялиці та ін. Проведення ідентифікації інвазивних мікроорганізмів традиційними методами — вкрай утруднене або не видається можливим.

Інноваційні методи генетичного аналізу дали змогу ідентифікувати небезпечні захворювання в дорослих лісових насадженнях країни. Так, у Білорусі з 2003 року спостерігається масове всихання ясена. До цього часу їхня площа скоротилася на 54%. Розроблювані заходи боротьби були малоефективні або взагалі не ефективні, бо етіологія захворювання залишалася до кінця невідомою, і лише за допомогою ДНК-технологій було виявлено причини деградації ясенів. На підставі результатів досліджень встановлено, що епіфітотія пов’язана з проникненням на територію Білорусі, за всієї ймовірності з Польщі, інвазивного патогенного гриба Hymenoscyphus fraxineus Baral et al., ідентифікованого у 2010 році молекулярно-генетичними методами в лабораторії генетики та біотехнології Інституту лісу. Цей гриб − високопатогенний збудник захворювань, зокрема халарового некрозу гілок ясена. Нині нами та співробітниками кафедри лісозахисту та деревинознавства БДТУ розроблено експрес-тести діагностики цього недуги.

Не менш важливою стала реєстрація й іншої інвазії. У 2014 році на території Терюхівського лісництва Гомельського лісгоспу в березовому й вільховому насадженнях уперше для Білорусі з використанням геномних методів дослідження виявлено збудника небезпечного захворювання вільхи чорної оомікета Phytophtora alni Brasier et S.A. Kirk. Уже сьогодні ми констатуємо небезпечну інвазію патогена, включеного до Єдиного переліку карантинних видів країн Митного союзу.

Зусиллями вчених сформовано ДНК-банк фітопатогенних мікроорганізмів, який налічує близько 250 видів і понад 2.000 ізолятів. Включає патогенні й умовно-патогенні види грибів і бактерій лісових порід, а також сільськогосподарських культур. Створено інтерактивний генетичний атлас-визначник, що містить нові для нашої країни захворювання лісів і дає змогу скорочувати час діагностики в 3 рази.

Другим аспектом діагностичних заходів стала розробка алгоритмів, що знижують пестицидне навантаження на об’єкти лісового фонду. Так, у ході аналізу лісових розсадників, у разі встановлення неінфекційної етіології біопошкоджень або ослаблення рослин, лісогосподарським установам рекомендовано комплексні агротехнічні заходи без застосування фунгіцидів загальної дії. У випадках діагностики певних типів захворювань розроблено алгоритми, що включають застосування високоефективних екологічно безпечних і дозволених за версією FSC пестицидів і біопрепаратів.
Підбиваючи підсумки, слід зазначити, що впровадження в лісове господарство інноваційних методів на основі геномних технологій — запорука здоров’я лісів нашої країни.