Upoznajte bakteriju koja pustoši maslinike i vinograde

Jedna od 20 najvažnijih prioritetnih štetnika biljaka Europske unije, Xylella fastidiosa je bakterija koja uzrokuje razne biljne bolesti. 

Uzrokuje smrtonosni sindrom brzog propadanja masline (OQDS), koji je doveo do raširenih izbijanja u Europi tijekom posljednjih 15 godina, a procjenjuje se da ima godišnji ekonomski utjecaj veći od 5,5 milijardi eura.

Porijeklo bakterije u Europi i globalno

Xylella fastidiosa jedna je od samo dvije poznate vrste roda Xylella; druga je Xylella taiwanensis, koja uzrokuje opekline lišća kruške na azijskim kruškama na otoku Tajvan.

Aerobna, gram-negativna bakterija koja raste u vodenim transportnim tkivima biljaka (ksilem), X. fastidiosa poznata je po tome što uzrokuje brojne biljne bolesti diljem svijeta. 

Bakterije mogu slobodno putovati kroz biljke kroz ksileum, pri čemu se neprestano množe. 

Kada njihov broj dosegne kritičnu razinu, nastali biofilm začepljuje ksileum, što dovodi do stresa od suše i nedostatka elemenata poput cinka i željeza, što uzrokuje mnoge simptome povezane s bolestima s kojima je patogen povezan.

Prva izvješća o takvoj bolesti pojavila su se 1892. godine kada je nepoznata kuga uništila otprilike 14.000 hektara (34.600 jutara) kalifornijskih vinograda. 

Vidi također: Osnove maslinovog ulja

Ova "Anaheimova bolest" kasnije je nazvana Pierceova bolest po Newtonu Pierceu, bakteriologu angažiranom da prouči izbijanje bolesti. 

Pierce je ispravno pretpostavio da bolest uzrokuje mikroskopski zarazni agens, iako nije uspio izolirati ili identificirati specifični agens.

Smatrana virusom tijekom većeg dijela 20^. stoljeća, tek je 1973. X. fastidiosa prepoznata kao bakterija. Tek 1987. bakteriju su formalno opisali i nazvali Xylella fastidiosa Wells i sur. 

Od tada je 696 vrsta biljaka iz 88 botaničkih obitelji identificirano kao prikladni domaćini za patogen.

Među bolestima za koje je poznato da ih uzrokuje Xylella nalaze se i neke od onih značajne poljoprivredne i ekonomske važnosti. Među njima su prethodno spomenuta Pierceova bolest, koja trenutno uzrokuje kalifornijskoj vinskoj industriji procijenjene godišnje gubitke od 104 milijuna dolara (92 milijuna eura), opeklina listova masline i OQDS.

OQDS uzrokuje venuće i isušivanje maslinovih listova, izdanaka i grana, sprječavajući stabla da rađaju plodove i na kraju dovodeći do propadanja i smrti stabla.

Modeli najgoreg scenarija pokazuju ukupne ekonomske gubitke do 5,6 milijardi eura samo u Italiji do 2070. godine, a procjenjuje se da je zbog izbijanja bolesti u zemlji već izgubljeno 100.000 radnih mjesta.

Zbog svojih razarajućih učinaka i sposobnosti brzog prilagođavanja novim okruženjima i domaćinima, Xylella fastidiosa regulirana je u EU-u kao karantenski organizam. Njezino unošenje i kretanje unutar teritorija Unije zakonom su zabranjeni.

Kako se Xylella širi i gdje se trenutno nalazi

Porijeklom iz Srednje Amerike, Xylella fastidiosa prenosi se između biljaka domaćina insektima koji se hrane ksilemom iz obitelji Cicadellidae (listne skakavice) i Cercopidae (pljuvačice i žablje skakavice). 

Takvi insekti sposobni su samo za primitivno letenje na kratke udaljenosti (oko 100 metara), ali zabilježeno je da su putovali i mnogo duže udaljenosti kada ih je nosio vjetar. Dokazano je i da se bakterijski prijenos odvija ispod zemlje putem korijenskih kalemova.

Širenje na velike udaljenosti najčešće se događa kretanjem zaraženih biljaka. Smatra se da je na taj način patogen uvezen u Italiju i druge europske zemlje.

U listopadu 2013. godine u regiji Puglia na jugu Italije pronađena je bakterija Xylella fastidiosa koja je zarazila masline. 

To je bio prvi put da je bakterija prijavljena unutar Europske unije. Bolest je uzrokovala naglo smanjenje prinosa maslinika, a do travnja 2015. pogađala je cijelu pokrajinu Lecce i druge zone Puglie.

Vidi također: Australski uzgajivači u pripravnosti nakon što je Xylella fastidiosa pronađena u Kini

U Italiji je uključena podvrsta identificirana kao X. fastidiosa subsp. pauca, soj koji pokazuje izraženu sklonost prema maslinama i toplim klimama. Ova podvrsta od tada je uvrštena na popis prema Zakonu o zaštiti od poljoprivrednog bioterorizma u Sjedinjenim Američkim Državama zbog svog razornog potencijala.

Kao odgovor na talijanske izbijanja, Europska agencija za sigurnost hrane (EFSA) sazvala je izvanrednu znanstvenu radionicu u studenom 2015. godine. 

Više od 100 znanstvenika iz cijelog svijeta sudjelovalo je na događaju kako bi utvrdili glavne praznine u znanju i raspravili istraživačke prioritete u vezi s patogenom. 

Tijekom istog mjeseca EFSA je iz tekućih eksperimenata u Apuliji zaključila da su vinova loza mogući rezervoar Xylelle u regiji.

Do listopada 2015. patogen je stigao u regiju Provence-Alpes-Côte d'Azur na kopnenom dijelu Francuske, gdje je utvrđeno da je podvrsta X. fastidiosa subsp. multiplex zarazila mirtu-listnu mliječicu, biljnu vrstu uvezenu iz Južne Afrike. 

Sljedeće godine bakterija je identificirana na Korzici i u Njemačkoj. Godine 2017. otkrivena je na španjolskim otocima Mallorci i Ibizi, a potom i na kopnenom dijelu Španjolske.

Od tada je Xylella pronađena na maslinama i drugim biljkama domaćinima diljem Pirinejskog poluotoka, kao i u Libanonu i Izraelu na Bliskom istoku.

Uloga klimatskih promjena u širenju Xyelle

Značajna istraživanja ukazuju na to da klimatske promjene povećavaju rizik od izbijanja biljnih bolesti, pri čemu su promjene temperature i vlažnosti glavni pokretači.

Kako globalne temperature rastu, geografski raspon mnogih patogena se širi, izlažući nove regije i biljne vrste bolestima koje su prethodno bile ograničene na toplije klime. 

Više temperature općenito pogoduju proliferaciji i propagaciji gljivičnih i bakterijskih vrsta, osobito kada su u kombinaciji s povišenom vlažnošću. 

Osim toga, više minimalnih temperatura produžuje sezonski aktivni period organizama i povećava njihovu sposobnost preživljavanja zime i opstanka u okolišu. To se ne odnosi samo na patogene, već i na njihove vektore.

Osim što pogoduju mnogim patogenima, više temperature mogu oslabiti prirodne obrambene mehanizme biljke kroz procese poput toplinskog i vodenog stresa, čime postaju osjetljivije na infekciju i sklonije većoj šteti i višim stopama smrtnosti.

Konkretno, što se tiče Xylella fastidiosa, nedavna klimatska-sušni epidemiološki model analizirao je ranjivost europskih zemalja na bolest u različitim scenarijima klimatskih promjena procjenom klimatskih uvjeta koje favoriziraju i patogen i njegov primarnog vektora, Philaenus spumar­ius, poznatog i kao livadska skakačica ili livadska cvrčica. Ovaj je kukac prethodno identificiran kao vektor odgovoran za širenje bakterije u talijanskim maslinicima.

Studija je otkrila da globalno povećanje prosječne temperature od 1,5 °C povećava postotak ukupne kopnene površine u Europi izložene riziku na 0,32 posto, dok porast od 4 °C povećava tu površinu na 1,87 posto. 

U rasponu analiziranih porasta temperature identificirana je prekretnica porasta od 3 °C. Iza te granice, istraživači su otkrili da rizik od širenja patogena sjeverno od mediteranske regije postaje znatno veći, što mu omogućuje brzo širenje u prethodno ne zahvaćena područja.

Autori također tvrde da su prije sredine 1990-ih europski klimatski uvjeti, osim na mediteranskim otocima, najvjerojatnije spriječili da se bakterija uspostavi na kontinentu.

Napori za suzbijanje Xylella fastidiosa

Budući da ne postoji poznati lijek za oboljele biljke, trenutačne mjere kontrole usmjerene su na prevenciju i suzbijanje. 

Najučinkovitija uobičajeno primjenjivana strategija zahtijeva i sveobuhvatno uklanjanje zaražene biljne tvari, koja može djelovati kao rezervoar za bakteriju, i kontrolu populacija vektorskih kukaca.

Osim potpunog uklanjanja zaraženog biljnog materijala, EFSA preporučuje stvaranje "puffer zone" od najmanje 100 metara iz koje se također uklanjaju i uništavaju sve osjetljive biljne vrste.

Vidi također: Revitalizacija Salenta — poduzetnici se bore protiv Xyllele novim idejama

Zbog virulentne prirode patogena, stručnjaci preporučuju korištenje zaštitnih mjera pri uklanjanju i transportu svih organskih materijala tijekom ovog procesa.

Slično je i s procesom suzbijanja insekata vektora, što zahtijeva ne samo uklanjanje samih organizama, već i njihovih staništa. 

To je nužno zbog polifagne prirode i višestupanjskih životnih ciklusa takvih kukaca. Philaenus spumar­ius, na primjer, poznat je po tome što se hrani na najmanje 170 biljaka domaćina i razvija se kroz pet zasebnih stadija nakon izlijeganja.

Tretman i istraživanje za Xylella fastidiosa

Kombinacije promjena u metodama rezidbe, bakterijski tretmani i intervencije usmjerene na poboljšanje fiziološkog stanja domaćina pokazali su obećavajuće rezultate u utjecaju na razvoj bolesti, pa čak i do te mjere da je omogućeno ponovno obavljanje berbe. Do danas, međutim, nijedna se nije pokazala uspješnom u iskorjenjivanju patogena iz zaražene biljke.

Istraživanja metoda liječenja ozbiljno su ograničena zbog karantenskog statusa Xyelle, osobito unutar EU-a. Ostala ograničenja EU-a uključuju zabranu uporabe antibiotika za zaštitu bilja. Područja istraživanja stoga se razlikuju od jedne geografske regije do druge.

U Sjedinjenim Američkim Državama, gdje je uporaba antibiotika odobrena za biljke, dostupne su informacije iz ispitivanja antibiotika kao što su oksitetraciklin, tetraciklin i streptomicin u folijarnom tretmanu Pierceove bolesti te mikroinjekcija oksitetraciklina u tretmanu opeklina lišća uzrokovanih Xyellom kod američke brijestovine. 

Vidi također: Xylella-otporni nasadi su budućnost apulijskog maslinovog ulja

Iako su takva ispitivanja pokazala povlačenje simptoma, nijedno nije uspjelo u potpunosti ukloniti infekciju te su se simptomi vratili nakon prekida liječenja.

Jedna od glavnih inicijativa u Europi je projekt Biovexo, inovacijska akcija Zajedničkog poduhvata industrije biobaziranih proizvoda (BBI-JU) pokrenuta 2020. godine u sklopu programa Europske unije za istraživanje i inovacije Obzor 2020.

Projekt BIOVEXO, usmjeren posebno na borbu protiv Xyelle u uzgoju masline, razvija dvije glavne klase ekološki prihvatljivih biopesticida: "X-biopesticidi", koji izravno ciljaju patogen, i "V-biopesticidi", koji ciljaju lisne uši koje djeluju kao primarni vektor prijenosa patogena. 

Ispituju se sljedeće aktivne tvari: bakterijski sojevi, mikrobni metabolit, biljni ekstrakti i entomopatogeni gljivak.

U novom pristupu, nedavna istraživanja u Brazilu uključuju N-acetilcistein, uobičajeni mukolitik koji se koristi za liječenje predoziranja paracetamolom i za omekšavanje gustog sluzi kod ljudi s poremećajima poput upale pluća i bronhitisa. 

Iako mehanizmi odgovorni za to još nisu u potpunosti razumljivi, početni su rezultati pokazali učinkovitost lijeka u narušavanju bakterijskih biofilmova kada se primjenjuje irigacijom na hidroponske ili poljoprivredne usjeve.

S obzirom na ulogu koju biofilm igra u zaštiti bakterija od antimikrobnih tretmana i koja u konačnici dovodi do bakterijske rezistencije, ovo područje istraživanja moglo bi doživjeti uspon, budući da bi razgradnja zaštitne matrice biofilma mogla značajno povećati učinkovitost tretmana usmjerenih izravno na bakteriju Xylella.

Sve dok se ne pronađe sredstvo za precizno i sustavno ubijanje patogena u cijelom njegovom domaćinu, što ovo istraživanje sugerira da bi jednog dana moglo biti moguće, karantena i uništavanje zaraženih biljaka vjerojatno će ostati najučinkovitija metoda kontrole.

---

---