Das nützliche Baummikrobiom könnte zur Entdeckung neuer Behandlungsmethoden zur Bekämpfung der Citrus-Greening-Krankheit führen

Laut unserer aktuellen Studie beherbergen Zitrusbäume mit einer natürlichen Toleranz gegenüber der Citrus-Greening-Krankheit Bakterien, die neue antimikrobielle Wirkstoffe produzieren, die zur Bekämpfung der Krankheit eingesetzt werden können. Wir fanden die Bäume auf einem Biobauernhof in Clermont, Florida.

Die Citrus Greening-Krankheit, besser bekannt als Huanglongbing oder HLB, wird durch das Bakterium Candidatus Liberibacter asiaticus verursacht. Es wird von einem Insekt namens Asiatischer Zitrusflohblattlaus verbreitet. Es ist keine Heilung für die Krankheit bekannt.

Wir sind in Florida ansässige Forscher, die sich mit nachhaltigen landwirtschaftlichen Praktiken befassen, einer Disziplin, die auch als Agrarökologie bekannt ist. Unser Team hat diese antimikrobiellen Verbindungen im Labor isoliert und arbeitet derzeit daran, sie zu testen, mit dem Ziel, eine wirksame Behandlung gegen HLB zu entwickeln.

Warum es wichtig ist

HLB versetzte Floridas legendärer Zitrusindustrie einen schweren Schlag.

Seit die Citrus-Greening-Krankheit im Jahr 2005 zum ersten Mal im Bundesstaat entdeckt wurde, ist die Zitrusproduktion in Florida um mehr als 92 Prozent zurückgegangen. Krankheit ist nur ein Faktor unter vielen. Andere sind Hurrikane und Frost.

Befallene Bäume tragen weniger Früchte. Die wachsenden Früchte sind teilweise grün, kleiner, unregelmäßig geformt und haben einen bitteren Geschmack. Es kann vor der Reife von den Bäumen fallen. Die Blätter können fleckige Flecken aufweisen.

Nach Angaben des US-Landwirtschaftsministeriums war die Vegetationsperiode 2022–2023 die am wenigsten produktive seit 1936. Kleinere Ernten führen zu höheren Preisen für Orangen, Mandarinen, Grapefruits, Zitronen und Limetten.

Die Verwaltung von HLB ist einschüchternd. Züchter setzen derzeit Pestizide zur Bekämpfung von Flohsamen und Antibiotika wie Oxytetracyclin zur Bekämpfung von HLB ein. Diese Behandlungen sind teuer und können Gesundheits- und Umweltrisiken bergen. Die Notwendigkeit, wirksame Behandlungen zur Kontrolle von HLB zu entwickeln, liegt auf der Hand.

Wie wir unseren Job gemacht haben

Wie Menschen beherbergen Pflanzen sowohl intern als auch extern verschiedene Gemeinschaften von Mikroorganismen, die das Pflanzenmikrobiom darstellen.

Endophyten – nützliche Mikroorganismen, die in Pflanzen leben – spielen eine wichtige Rolle bei der Bereitstellung von Nährstoffen, der Abwehr von Krankheiten und Schädlingen und der Anpassung an Umweltstress.

Im Rahmen unserer Suche nach HLB-Behandlungen haben wir überlebende Zitrus-Endophyten untersucht, also Bäume, die HLB-positiv sind, aber nur leichte Symptome zeigen und weiterhin Früchte tragen. Durch die Untersuchung von 342 überlebenden Baumendophyten entdeckten wir fünf bakterielle Endophyten, die in der Lage sind, neuartige antimikrobielle Mittel zu produzieren.

HLB-Bakterien können nicht auf Laborkulturmedien wie Agar oder Brühe gezüchtet werden. Wir verwendeten daher lebende Bakterienzellen, die in den gemahlenen Gewebeproben infizierter Flohsamen vorkommen, um die antimikrobiellen Verbindungen im Labor zu testen. Diese Studien ergaben, dass die antimikrobiellen Verbindungen in dieser kontrollierten Umgebung sehr wirksam bei der Abtötung lebender Citrus-Greening-Erregerzellen waren. Antimikrobielle Mittel können mit Wasser gemischt werden und haben sich in geringen Konzentrationen als wirksam erwiesen.

Was wir noch nicht wissen

Vorläufige Ergebnisse unserer laufenden Arbeit deuten darauf hin, dass im Bakterienkulturextrakt mehrere antimikrobielle Verbindungen vorhanden sind. Dies ist ein positives Zeichen, da antimikrobielle Verbindungen krankheitsverursachende Bakterien auf verschiedene Weise angreifen können. Wenn dies der Fall ist, wird dies dazu beitragen, die Entwicklung von Resistenzen zu minimieren, so wie verschiedene Antibiotika für Ärzte nützlich sind.

Einer unserer nächsten Schritte wird darin bestehen, ausgewählte Verbindungen gegen HLB zu bewerten, indem wir infizierte Zitruswurzeln im Labor und infizierte Zitruspflanzen im Gewächshaus verwenden, um zu testen, ob Pflanzen diese antimikrobiellen Verbindungen über ihre Blätter oder ihre Wurzeln aufnehmen. Diese Arbeit wird in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern der Texas A&M University und der University of Florida durchgeführt.

Was kommt als nächstes?

Die weitere Forschung wird sich auf Methoden zur Steigerung der Produktion gereinigter antimikrobieller Verbindungen konzentrieren, damit diese vor Ort evaluiert werden können. Um den Erzeugern die Technologie schneller zur Verfügung zu stellen, suchen wir möglicherweise Partnerschaften mit interessierten kommerziellen Biopestizidunternehmen, um sie bei der Produktentwicklung zu unterstützen.

Unsere Arbeit hat aufgrund der neu auftretenden durch Flohsamen übertragenen Krankheiten, die Kartoffel-, Tomaten- und Karottenkulturen in den Vereinigten Staaten befallen und durch eng verwandte bakterielle Krankheitserreger verursacht werden, eine neue Dringlichkeit erhalten.

Dieser Artikel wurde von The Conversation unter einer Creative Commons-Lizenz erneut veröffentlicht. Lesen Sie den Originalartikel.