Посмотрите, как «крошечные торнадо» распространяют патогены растений

Понимание механизмов распространения смертельно опасных грибковых спор может помочь защитить растения от опасных болезней.

Патогены и микробы поражают не только людей и животных. Болезни, вызываемые бактериями и грибами, могут нанести огромный вред самым разным растениям. Один из особенно опасных для растений патогенных грибов называется ржавчиной. Это не та же ржавчина, что и на металлах, но она имеет похожий ярко- красный, оранжевый, желтый и коричневый цвет , который может испортить внешний вид даже самых декоративных растений. Важно отметить, что она также может уничтожить важные сельскохозяйственные культуры, включая пшеницу и ячмень . 

Ржавчина передается по воздуху — как и COVID-19 — и распространяется на здоровые растения посредством клеток, называемых спорами . Понимание того, как эти споры перемещаются, является ключом к разработке более эффективных способов защиты растений. В исследовании, опубликованном 31 января в журнале Science Advances , с использованием высокоскоростных камер был проанализирован способ распространения спор растений. Было показано, как крошечные «торнадо» распространяют патогены от зараженных растений к здоровым.

Когда капля дождя попадает на лист пшеницы, пораженной ржавчиной, лист начинает колыхаться, создавая крошечные вихри воздуха, которые распространяют споры. Подобно вирусным частицам при чихании или кашле, они могут затем заразить здоровые растения. 

В ходе исследования группа ученых из Корнельского университета использовала высокоскоростную камеру для анализа этого процесса. Это может стать шагом к разработке стратегии, которая поможет снизить распространение патогенных микроорганизмов, таких как вирусы, бактерии и оомицеты , с листьев растений. 

Полученные видеоматериалы позволили команде предсказать траекторию спор и то, как они переносятся вихревым потоком, подобным циклону, создаваемым листьями. Команда использовала методы, обычно применяемые для изучения геофизических потоков — крупномасштабных океанических и атмосферных воздушных течений, таких как струйное течение. Они уменьшили эти воздушные потоки на несколько порядков, чтобы понять и предсказать вихревые движения в воздухе вокруг подпрыгивающего пшеничного листа. 

«Это своего рода крошечный торнадо в воздухе», — сказал в своем заявлении соавтор исследования и биофизик из Корнельского университета Сунхван Чонг . «Мы описываем масштабы такого рода вихревого движения, а затем — когда они образуются и как перемещаются споры, поэтому все предсказуемо».

Из-за ограничений, связанных с работой с живыми спорами , команда использовала миниатюрные полые стеклянные частицы для имитации настоящих спор . Этот метод помог им оценить, сколько спор может отделиться от листа, в каком направлении они могут лететь и как они удаляются от зараженного растения. 

Команда надеется, что данные этого исследования помогут разработать новые методы предотвращения заражения здоровых растений спорами, которые будут распространяться непосредственно к источнику их распространения. 

«Мы пока не смогли найти решение, — сказал Юнг. — Но если мы сможем каким-то образом контролировать подобные вихревые структуры вокруг листа, то сможем уменьшить распространение спор на новые растения».

Laura Baisas “Watch ‘tiny tornadoes’ spread plant pathogens”

Перевод статьи «Watch ‘tiny tornadoes’ spread plant pathogens» автора Laura Baisas, оригинал доступен по ссылке. Лицензия: CC BY. Изменения: переведено на русский язык