Исследование двух видов нематод предполагает, что изменение климата нанесет больший ущерб урожаю

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 14185 (2023) Цитировать эту статью

Подробности о метриках

Продовольственная безопасность стала одной из самых серьезных проблем тысячелетия, и, по прогнозам, она будет усугубляться изменением климата из-за неблагоприятного воздействия температуры почвы на урожайность сельскохозяйственных культур. Хотя фитопаразитические нематоды являются одним из важнейших лимитирующих факторов сельскохозяйственного производства, судьба температуры почвы в их биологии до конца не изучена. Здесь мы представляем влияние температуры почвы на выживаемость, размножение, вирулентность и тяжесть заболевания с точки зрения двух видов нематод Rotylenchulus reniformis и Meloidogyne floridensis. Два вида нематод были намеренно выбраны как представляющие значительную угрозу для однолетних и многолетних культур. Мы использовали новые подходы прямого и косвенного воздействия тепла для оценки биологии нематод. Анализ прямого теплового воздействия включал воздействие на нематоды горячей воды в нагревательном блоке при температуре 32, 33 и 34 °C в течение 7 часов и последующую оценку их выживаемости через 18 часов. В анализе непрямого воздействия использовался коммерческий нагревательный мат для повышения температуры почвы до 32, 33 и 34 °C в течение 7 часов в дневное время и последующая оценка размножения нематод, вирулентности и/или тяжести заболевания в течение периода 6 недель после прививка. При прямом воздействии горячей воды при 34 °C выживаемость R. reniformis увеличилась на 10%, а выживаемость M. floridensis снизилась на 12% по сравнению с таковой при 32 °C. При повышении температуры почвы с 32 до 34 °С размножение R. reniformis и M. floridensis снижалось на 49 и 53 % соответственно. Значительное снижение воспроизводства M. floridensis произошло при повышении температуры почвы с 33 до 34 °C, однако это же условие существенно не повлияло на размножение R. reniformis, что позволяет предположить, что последний вид обладает большей способностью адаптироваться к повышению температуры почвы. . Кроме того, вирулентность R. reniformis была выше при 33 и 34 °C по сравнению с таковой при 30 °C, что указывает на повышенную агрессивность нематоды при более высоких температурах почвы. Вирулентность M. floridensis, по-видимому, снизилась, о чем свидетельствует увеличение биомассы корней при повышении температуры почвы с 32 до 34 °C, однако увеличение биомассы корней могло быть результатом увеличения заедания корней при более высоких температурах. Результаты текущего исследования показывают, что, хотя более высокие температуры почвы из-за изменения климата могут привести к снижению размножения нематод, потери урожая, вероятно, увеличатся из-за повышенной вирулентности нематод. В ходе текущего исследования мы сообщаем о практических доказательствах количественного воздействия изменения климата на биологию нематод, паразитирующих на растениях. Для лучшего понимания биологии нематод в условиях изменения климата необходимы дальнейшие исследования, включающие более широкий диапазон температур и времени воздействия.

Растительно-паразитические нематоды (ППН) – микроскопические несегментированные псевдоцеломные черви, имеющие космополитическое распространение и питающиеся растениями как облигатные возбудители. Описано более 4000 видов PPN, и каждый год они являются причиной потерь урожая во всем мире на сумму около 358 миллиардов долларов1. Среди нескольких видов PPN почковидная нематода (Rotylenchulus reniformis) является одним из наиболее экономически важных видов нематод, особенно в США, где ежегодно из-за этой нематоды теряется около 168 тысяч тюков хлопка и 2 миллиона бушелей соевых бобов2,3. Присутствия всего двух R. reniformis в кубическом сантиметре почвы в начале вегетационного периода достаточно, чтобы вызвать экономические потери урожая к концу вегетационного периода4. Аналогичным образом, новая и появляющаяся персиковая галловая нематода (Meloidogyne floridensis) становится все большей угрозой для отрасли выращивания деревьев в США, поскольку варианты борьбы с другими видами Meloidogyne не эффективны против этой нематоды5. Борьба с этими нематодами по-прежнему будет представлять собой проблему из-за (i) отсутствия устойчивости растения-хозяина или предпочтения производителей высокоурожайных сортов практически без учета статуса устойчивости, (ii) существования значительной изменчивости в воспроизводстве и вирулентность среди географических изолятов нематод, приводящая к снижению эффективности устойчивых линий6,7,8,9, (iii) неспособность нематицидов обеспечить сезонную защиту от нематод10, (iv) неблагоприятное воздействие фумигантов на окружающую среду и здоровье человека7, и (v) отсутствие согласованных усилий среди исследователей и политиков по борьбе с потерями урожая из-за нематод в будущем на более теплых почвах.