Zeytinliklere ve Üzüm Bağlarına Zarar Veren Bakterilerle Tanışın

ÖZET

Xylella fastidiosa, yıllık 5.5 milyar avronun üzerinde ekonomik etkiye sahip olan Zeytin Hızlı Gerileme Sendromu (OQDS) dahil olmak üzere bitki hastalıklarına neden olan bir bakteridir. Bakteri, ksilem yoluyla bitkilere yayılabilir, su stresine ve element eksikliklerine yol açarak hastalık belirtilerine neden olabilir ve onu kontrol etme çabaları önleme, sınırlama ve tedavi yöntemlerine yönelik araştırmalara odaklanır.

Avrupa Birliği'nin bir top 20 öncelikli bitki zararlıları, Xylella fastidiosa Çeşitli bitki hastalıklarına neden olan bir bakteridir. 

Son 15 yıldır Avrupa'da yaygın salgınlara yol açan ve yıllık ekonomik etkisinin 5.5 milyar avroyu aştığı tahmin edilen ölümcül Zeytin Hızlı Çöküş Sendromu'na (OQDS) neden oluyor.

Bakterinin Avrupa ve dünyadaki kökenleri

Xylella fastidiosa, Xylella'nın bilinen iki türünden biridir; diğeri ise Tayvan adasında Asya armutlarında armut yaprağı yanıklığına neden olan Xylella taiwanensis'tir.

Bitkilerin su taşıyıcı dokularında (ksilem) yetişen, aerobik, gram-negatif bir bakteri olan X. fastidiosa'nın dünya çapında çok sayıda bitki hastalığına neden olduğu bilinmektedir. 

Bakteriler, ksilem yoluyla bitkiler arasında serbestçe dolaşabilir ve bunu yaparken sürekli olarak çoğalırlar. 

Sayıları kritik seviyeye ulaştığında oluşan biyofilm, ksilemleri tıkayarak su stresine ve çinko, demir gibi elementlerin eksikliğine yol açıyor ve bu da patojenin bağlantılı olduğu hastalıklarla ilişkili birçok semptomun ortaya çıkmasına neden oluyor.

Böyle bir hastalığın ilk raporları, 1892'de bilinmeyen bir vebanın Kaliforniya'daki yaklaşık 14,000 hektar (34,600 dönüm) üzüm bağını yok etmesiyle ortaya çıktı. 

Bu ​""Anaheim hastalığı" daha sonra salgını incelemek üzere getirilen bakteriyolog Newton Pierce'ın anısına Pierce hastalığı olarak adlandırıldı. 

Pierce, mikroskobik bir enfeksiyöz etkenin hastalığa neden olduğunu doğru bir şekilde tahmin etti ancak spesifik etkeni izole edemedi veya tanımlayamadı.

20'li yılların çoğunda bir virüs olduğu varsayıldı^th yüzyılda, X. Fastidiosa'nın bir bakteri olarak tanınması 1973'e kadar gerçekleşmedi. Bakterinin resmen tanımlanması ve Wells ve arkadaşları tarafından Xylella fastidiosa olarak adlandırılması 1987'ye kadar gerçekleşmedi. 

O tarihten bu yana patojen için uygun konakçı olarak 696 botanik familyaya ait 88 bitki türü belirlendi.

Xylella'nın neden olduğu bilinen hastalıklar arasında önemli tarımsal ve ekonomik öneme sahip birkaç hastalık bulunmaktadır. Bunlar arasında, şu anda Kaliforniya şarapçılık endüstrisine tahmini yıllık 104 milyon dolar (92 milyon avro) zarar veren yukarıda belirtilen Pierce hastalığı, zeytin yaprağı yanıklığı ve OQDS yer almaktadır.

OQDS, zeytin ağaçlarının yaprak, dal ve sürgünlerinin solup kurumasına, ağaçların meyve vermesini engellemeye ve sonunda ağacın çökmesine ve ölmesine neden olur.

En kötü senaryo tahmin modelleri, sadece İtalya'da 5.6 yılına kadar toplam ekonomik kaybın 2070 milyar avroya kadar çıkacağını ve ülkedeki salgınlar nedeniyle tahmini olarak 100,000 bin kişinin iş kaybı yaşadığını gösteriyor.

Yıkıcı etkileri ve yeni ortamlara ve konaklara hızla uyum sağlama yeteneği nedeniyle Xylella fastidiosa, AB'de karantina organizması olarak düzenlenmiştir. Birlik topraklarına girişi ve birlik topraklarında hareketi yasalarca yasaktır.

Xylella nasıl yayılır ve şu anda nerede bulunur?

Orta Amerika'ya özgü olan Xylella fastidiosa, Cicadellidae (yaprak zararlısı) ve Cercopidae (tükürük böceği ve kurbağa zararlısı) familyalarına ait ksilemle beslenen böcekler tarafından konuk bitkiler arasında taşınır. 

Bu tür böcekler kısa mesafelerde (yaklaşık 100 metre) yalnızca ilkel uçuş yeteneğine sahiptir, ancak rüzgarla taşındıklarında çok daha uzun mesafeler kat ettikleri kaydedilmiştir. Bakteriyel transferin ayrıca kök aşıları yoluyla yer altında gerçekleştiği gösterilmiştir.

Uzun mesafeli yayılma çoğunlukla enfekte bitkilerin hareketi yoluyla gerçekleşir. Patojenin bu şekilde ortaya çıktığına inanılmaktadır. İtalya'ya tanıtıldı ve diğer Avrupa ülkeleri.

Ekim 2013'te Xylella fastidiosa zeytin ağaçlarını enfekte ettiği bulundu İtalya'nın güneyindeki Puglia bölgesinde. 

Bu, bakterinin Avrupa Birliği'nde ilk kez rapor edilmesiydi. Hastalık zeytinlik veriminde hızlı bir düşüşe neden oldu ve Nisan 2015'te Lecce eyaletinin tamamını ve Puglia'nın diğer bölgelerini etkiliyordu.

İtalya'da bulunan alt tür, zeytin ağaçlarına ve sıcak iklimlere belirgin bir ilgi gösteren bir tür olan X. fastidiosa subsp. pauca olarak tanımlanmıştır. Bu alt tür, yıkıcı potansiyeli nedeniyle o zamandan beri Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Tarımsal Biyoterörizm Koruma Yasası kapsamında listelenmiştir.

İtalya'daki salgınlara yanıt olarak Avrupa Gıda Güvenliği Otoritesi (EFSA) Kasım 2015'te olağanüstü bir bilimsel çalıştay düzenledi. 

Dünyanın dört bir yanından 100'den fazla bilim insanının katıldığı etkinliğe, patojene ilişkin önemli bilgi boşluklarını tespit etmek ve araştırma önceliklerini tartışmak amacıyla katılım sağlandı. 

Aynı ay içerisinde EFSA, Puglia'da devam eden deneylerden yola çıkarak üzüm bağlarının bölgedeki Xylella'nın olası rezervuarı olduğu sonucuna vardı.

Ekim 2015'te patojen, Fransa anakarasındaki Provence-Alpes-Côte d'Azur'a ulaştı ve burada X. fastidiosa subsp. multiplex alt türünün Güney Afrika'dan getirilen bir bitki türü olan mersin yapraklı süt otu bitkisini enfekte ettiği bulundu. 

Ertesi yıl bakteri şu şekilde tanımlandı: Korsika ve Almanya. 2017 yılında İspanya'nın adalarında tespit edildi Mallorca ve İbiza'ya, ardından da İspanya anakarasına.

Xylella o zamandan beri İber Yarımadası'ndaki zeytin ağaçlarında ve diğer konukçu bitkilerde ve ayrıca Lübnan'da bulunmuştur. Israil Orta Doğu'da.

Xylella'nın yayılmasında iklim değişikliğinin rolü

Önemli araştırmalar şunu gösteriyor ki; iklim değişikliği Bitki hastalıklarının ortaya çıkma riskini artırır, bunun başlıca nedenleri sıcaklık ve nemdeki değişikliklerdir.

Küresel sıcaklıklar arttıkça, birçok patojenin coğrafi aralığı genişliyor ve daha önce daha sıcak iklimlerle sınırlı olan hastalıklara yeni bölgeler ve bitki türleri maruz kalıyor. 

Yüksek sıcaklıklar, özellikle yüksek nemle birleştiğinde, genellikle mantar ve bakteri türlerinin çoğalmasına ve yayılmasına elverişlidir. 

Ek olarak, daha yüksek minimum sıcaklıklar organizmaların mevsimsel olarak aktif dönemini uzatır ve kışı atlatma ve çevrede kalma yeteneklerini artırır. Bu sadece patojenler için değil, aynı zamanda vektörleri için de geçerlidir.

Yüksek sıcaklıklar birçok patojene elverişli olmasının yanı sıra, ısı ve su stresi gibi süreçler yoluyla bitkinin doğal savunma mekanizmalarını zayıflatabilir, bitkiyi enfeksiyonlara karşı daha savunmasız hale getirebilir ve daha fazla hasar görme ve daha yüksek ölüm oranlarına maruz kalma olasılığını artırabilir.

Özellikle Xylella fastidiosa ile ilgili olarak, iklime bağlı yeni bir epidemiyolojik model, hem patojenin hem de birincil vektörü olan Philaenus spumarius'un (çayır kurbağası veya çayır tükürük böceği olarak da bilinir) tercih ettiği iklim koşullarını değerlendirerek farklı iklim değişikliği senaryolarında Avrupa topraklarının hastalığa karşı hassasiyetini analiz etti. Bu böcek daha önce İtalyan zeytinliklerinde bakterinin yayılmasından sorumlu vektörü olarak tanımlanmıştı.

Çalışmada, küresel ortalama sıcaklık artışının 1.5 °C'lik olması durumunda Avrupa'da risk altındaki toplam kara alanı oranının yüzde 0.32'ye çıktığı, 4 °C'lik artışın ise bu alanı yüzde 1.87'ye çıkardığı tespit edildi. 

Analiz edilen sıcaklık artışları aralığında, 3 °C'lik bir artışın dönüm noktası belirlendi. Bu eşiğin ötesinde, araştırmacılar patojenin Akdeniz bölgesinin kuzeyine yayılma riskinin önemli ölçüde arttığını ve daha önce etkilenmemiş bölgelere hızla yayılmasına olanak sağladığını buldular.

Yazarlar ayrıca 1990'ların ortalarına kadar Akdeniz adaları hariç Avrupa'nın iklim koşullarının bakterinin kıtada yerleşmesini büyük olasılıkla engellediğini ileri sürüyorlar.

Xylella fastidiosa'yı kontrol etme çabaları

Hastalıklı bitkiler için bilinen bir tedavi olmadığından, mevcut kontrol önlemleri önleme ve sınırlamaya odaklanmaktadır. 

Yaygın olarak kullanılan en etkili strateji, hem bakteri için rezervuar görevi görebilen enfekte bitki kalıntılarının kapsamlı bir şekilde uzaklaştırılmasını hem de böcek vektör popülasyonlarının kontrol altına alınmasını gerektirir.

EFSA, enfekte olduğu bilinen bitki materyallerinin tamamen çıkarılmasına ek olarak, ​"En az 100 metrelik bir "tampon bölge" oluşturulacak ve buradan tüm hassas bitki türleri kaldırılıp imha edilecektir.

Uzmanlar, patojenin virülan yapısı nedeniyle bu süreçte tüm organik materyallerin taşınması ve uzaklaştırılması sırasında koruyucu önlemler alınmasını öneriyor.

Böcek vektörlerinin kontrol altına alınması süreci de benzer şekilde karmaşıktır ve yalnızca organizmaların kendilerinin değil aynı zamanda yaşam alanlarının da ortadan kaldırılmasını gerektirir. 

Bu, bu böceklerin polifag doğası ve çok aşamalı yaşam döngüleri nedeniyle gereklidir. Örneğin Philaenus spumarius'un en az 170 konak bitkiyle beslendiği ve yumurtadan çıktıktan sonra beş ayrı aşamadan geçtiği bilinmektedir.

Xylella fastidiosa tedavisi ve araştırması

Bitki yetiştirme yöntemlerindeki değişiklikler, bakteri öldürücü uygulamalar ve konakçının fizyolojik durumunu iyileştirmeyi amaçlayan müdahalelerin kombinasyonları, hasadın yeniden başlamasına izin verecek noktaya kadar hastalık gelişimini etkilemede umut verici sonuçlar göstermiştir. Ancak bugüne kadar hiçbiri enfekte bir bitkideki patojeni ortadan kaldırmada başarılı olmamıştır.

Tedavi yöntemlerine yönelik araştırmalar, özellikle AB içinde Xylella'nın karantina durumu nedeniyle ciddi şekilde kısıtlanmıştır. Diğer AB kısıtlamaları arasında bitki koruma için antibiyotik kullanımının yasaklanması yer almaktadır. Bu nedenle araştırma alanları bir coğrafi bölgeden diğerine değişmektedir.

Antibiyotik kullanımının bitkilerde kullanımına izin verilen ABD'de, Pierce hastalığının yapraktan tedavisinde oksitetrasiklin, tetrasiklin ve streptomisin gibi antibiyotiklerin ve Amerikan karaağacında Xylella kaynaklı yaprak yanıklığının tedavisinde oksitetrasiklin mikroenjeksiyonunun denemelerinden elde edilen bilgiler mevcuttur. 

Bu tür çalışmalar semptomların gerilediğini gösterse de hiçbiri enfeksiyonu ortadan kaldırmada başarılı olamadı ve tedavi durdurulduktan sonra semptomlar geri döndü.

Avrupa'daki önemli bir girişim, Biovexo Projesi2020 yılında Avrupa Birliği'nin Ufuk 2020 araştırma ve inovasyon programı kapsamında başlatılan Biyobazlı Endüstriler Ortak Girişimi (BBI-JU) İnovasyon Eylemi.

BIOVEXO, zeytin yetiştiriciliğinde Xylella ile mücadeleyi hedefleyen, iki ana sınıf çevre dostu biyopestisit geliştiriyor: ​"Patojeni doğrudan hedef alan X-biyopestisitler ve ​"Patojenin birincil bulaşma vektörü olarak görev yapan tükürük böceklerini hedef alan "V-biyopestisitler". 

Denenen bileşen maddeler bakteri suşları, mikrobiyal bir metabolit, bitki özleri ve entomopatojenik bir mantardır.

Brezilya'da yapılan yeni bir araştırma, yeni bir yaklaşımla, parasetamol doz aşımını tedavi etmek ve zatürre ve bronşit gibi insanlarda görülen kalın mukusu gevşetmek için kullanılan yaygın bir mukolitik ilaç olan N-asetilsisteini içeriyor. 

Sorumlu mekanizmalar henüz tam olarak anlaşılmamış olsa da, ilk sonuçlar ilacın hidroponik veya tarla bitkilerine sulama yoluyla uygulandığında bakteriyel biyofilmleri parçalamada etkili olduğunu göstermiştir.

Biyofilmlerin bakterileri antimikrobiyal tedavilere karşı korumada ve nihayetinde bakteriyel dirence yol açmada oynadığı rol göz önüne alındığında, bu araştırma alanı yükselişte olabilir; çünkü koruyucu biyofilm matrisinin parçalanması, doğrudan Xylella bakterisini hedef alan tedavilerin etkinliğini önemli ölçüde artırabilir.

Bu araştırmanın da önerdiği gibi, patojeni konukçusu boyunca doğru ve sistematik bir şekilde öldürmenin bir yolu bulunana kadar, enfekte bitkilerin karantinaya alınması ve yok edilmesi muhtemelen en etkili kontrol yöntemi olmaya devam edecektir.