Высокая температура и недостаток воды, вызванные глобальным потеплением, ослабляют устойчивость сосен к болезням, препятствуя способности создавать эффективную защиту, в то время как патогенные грибы в их тканях становятся более агрессивными
Первое исследование, проведенное учеными Университета штата Огайо, в котором одновременно сопоставили экспрессию метаболических генов как у деревьев –хозяев (в данном случае, сосны), так и у патогенов, подтвердили факт: потепление делает деревья восприимчивыми к болезням.
Исследование опубликовано в журнале Frontiers in Forests and Global Change и цитируется порталом phys.org.
Исследование проводилось на австрийских соснах, произрастающих в южной Европе и используемых в декоративных целях в Соединенных Штатах. Ученые проверили влияние условий изменения климата на деревья после заражения двумя родственными грибами, которые со временем уничтожили сосны на участках.
«Мы решили изучить последствия комбинированного стресса от повышения температур и дефицита влаги, те условия, которые деревья будут испытывать в будущем, — говорит старший автор Энрико Бонелло, профессор молекулярной и химической экологии деревьев в Университете штата Огайо. — В течение трех дней после заражения в условиях изменения климата деревья лишились углерода как из-за снижения фотосинтеза, так и из-за усиленного поглощения углерода грибами. Когда мы говорим об углероде, мы речь идет о сахарах, пище и резервах для всех других метаболических процессов в деревьях, включая рост и защиту от болезней».
Эксперты говорят, что поглощение углерода лесами является основным фактором смягчения последствий изменения климата, поэтому необходимо оптимизировать защиту лесных деревьев и их восстановление. Например, в исследовании лесных участков США, проведенном в 2021 году, ученые подсчитали, что болезни и насекомые-вредители снизили уровень связывания углерода на 28% и 69% соответственно в период с 2001 по 2019 год по сравнению с нетронутыми лесами.
Во время испытаний Бонелло с коллегами подвергли 3-летние австрийские сосны воздействию двух наборов условий: дневные температуры от 15 до 28 градусов по Цельсию для контроля или, чтобы имитировать условия изменения климата, дневные температуры повысили от 20 до 33 градусов по Цельсию.
После того, как деревья привыкли к своим условиям, их привили одним из двух штаммов патогенного гриба.
Diplodia sapinea, агрессивный гриб, и его менее агрессивный родственник Diplodia scrobiculata встречаются как в Северном, так и в Южном полушариях. Они остаются бездействующими большую часть времени, ожидая лучшей возможности убить клетки-хозяева и питаться мертвым растительным материалом. Помимо уничтожения австрийских сосен, грибы также начали повреждать сосны обыкновенные в Скандинавии.
«Гипотеза состояла в том, что потепление и засуха делают деревья более восприимчивыми к патогену, который обычно находится на заднем плане», пояснил Бонелло.
Через три дня после заражения команда собрала ткани растений и патогенов, которые использовали для анализа секвенирования РНК, чтобы определить активацию или экспрессию генов, изменения паттернов в деревьях и обоих штаммах грибов.
Анализ показал фундаментальные изменения в деревьях, подвергшихся воздействию условий изменения климата: их способность осуществлять фотосинтез снизилась, а это означает, что у них стало меньше ресурсов для вложения в собственное питание, рост и защиту от болезней. При этом оба штамма гриба активизировали свой углеродоутилизационный аппарат, и привычное различие между их агрессивностью исчезло.
«Нашествие патогенов и вредителей уже оказывает влияние на секвестрацию углерода, — сказал Бонелло. — Если вы еще больше ухудшите ситуацию с изменением климата, это отрицательно скажется на секвестрации углерода, потому что деревья будут умирать по нарастающей, хотя в противном случае, они смогли бы восстановиться и выставить защиту патогенным микроорганизмам».
(Источник: phys.org. Фото: Дмитрий Лукьянов).
