Ieguldījums izaugsmei: Būtisks izrāviens upeņu kaitēkļa un slimības pētniecībā

Upeņu komercplatības Latvijā aizņem aptuveni 2200 ha. Latvijā upenes aug arī savvaļā. Dārzkopības institūtā (DI) vērš uzmanību, ka upeņu audzēšanā saistībā ar klimata izmaiņām parādās jauni izaicinājumi – tās ir jutīgas pret sausumu un karstumu. Patlaban bez pumpurērcēm un reversijas vīrusa sāk parādīties arī citas slimības.

Izturīgu šķirņu selekcija pret pumpurērci līdz šim balstījās uz diviem rezistences gēniem, un eksperimentāli pilnībā nav pierādīts, ka tie patiešām nodrošina izturību pret pumpurērcēm. Valstīs, kur notiek izturīgu upeņu selekcija, darbojas pēc līdzšinējās selekcijas pieejas un zināšanām – upenēm ir izplatīta viena pumpurērču suga, ir divi rezistences gēni, kas ierobežo pumpurērces attīstību un upeņu reversijas izplatību, ko pārnes pumpurērces. 

DI pētnieki un selekcionāri sadarbībā ar Biomedicīnas pētījumu un studiju centru (BMC) Eiropas Reģionālās attīstības fonda (ERAF) projektā "Ribes ģints augu, Cecidophyopsis pumpurērču un upeņu reversijas vīrusa izpēte ilgtspējīgai Ribes ģints ogulāju rezistences selekcijai un audzēšanai" bija pirmie, kas noteica un padziļināti pētīja izplatītās pumpurērču sugas un to ģenētiskos variantus upenēs, jāņogās, alpīnajās vērenēs un citās sugās, analizēja dažādu pumpurērču sugu iesaisti BRV pārnesē, kā arī pievērsās citu vīrusu izvērtēšanai slimajos augos un pretrunīgo rezistences datu cēloņu skaidrošanai. 

Projekta mērķis: pētīt Cecidophyopsis–BRV kompleksa mijiedarbību ar Ribes ģints augiem rezistences selekcijai un ilgtspējīgai audzēšanai. Projekta finansējums – 599 604 eiro.

Aktivizējas pavasarī

Pumpurērces – 0,25 mm gari vien mikroskopā saskatāmi bezmugurkaulnieki – upeņu stādījumos ir izplatīti kaitēkļi, kas audzētājiem rada būtiskus zaudējumus. Ērču bojātie pumpuri uzbriest, neatplaukst, vēlāk tie nobrūnē un nobirst. Pumpurērces, sūcot augu sulu, pārnēsā arī ļoti bīstamo upeņu virālās pildziedainības vīrusu (to dēvē arī par upeņu reversijas vīrusu, saīsināti BRV), kas augus padara neauglīgus, un ražas zudumi nekoptos stādījumos un ieņēmīgām šķirnēm sasniedz pat 100%.

Upeņu pumpurērču bojāts pumpurs.

Foto: Māra Bērziņa / Latvijas Mediji

Dr. agr. Arturs Stalažs teic, ka pumpurērču attīstība pilnībā norit saimniekauga pumpurā, ārpus pumpura tās atrodas vien migrācijas laikā pavasarī. Pumpura iekšienē ērces vairojas un barojas, liekot augam pumpurus attīstīt kroplus, tautā tos pazīst kā resnos pumpurus.

Pumpurērču migrācija notiek pavasarī, kad augiem izveidojušies jaunie dzinumi ar jaunajiem pumpuriem. Migrācija var sākties līdz ar ziedēšanas sākumu, kā arī turpināties pēc augu noziedēšanas. Literatūrā norādīts, ka ērču migrācijai nav īsti ciešas saistības ar augu attīstības stadijām. A. Stalažs: "Pēc novērojumiem šķiet, ka, visticamāk, te svarīgākā nozīme ir pumpuru pangu žūšanas ātrumam, kā arī gaisa temperatūrai. Ir zināms, ka pumpurērces strauji pamet pumpurus, kad bojātie pumpuri sāk žūt. Citiem vārdiem – pumpura žūšana ierosina ērces ātrāk to pamest." 

Pumpurērces – 0,25 mm gari vien mikroskopā saskatāmi bezmugurkaulnieki

Foto: Publicitātes / Latvijas Mediji

Dažādos informācijas avotos teikts, ka uz migrācijas sākumu vienā pumpurā var būt no dažiem tūkstošiem līdz aptuveni 30 tūkstošiem ērču. Šie skaitļi vairāk attiecas uz upenēm, tās ir vairāk pētītas. Pētījumos ir norādīts, ka jāņogām un vērenēm ērču skaits pumpuros ir mazāks. "Jo lielākas pumpuru pangas spēs veidot pats augs, jo lielāks ērču skaits būs pangā pavasarī. Pumpuru pangu izmērs atkarīgs no auga genotipa un katra auga dzinuma veselības stāvokļa un vielmaiņas," tā A. Stalažs.

Ērces barošanās laikā augā ievada vielas, kas ierosina augu veidot citāda veida audus, radot dažādu veidu kropļojumus, kas nepieciešami ērču attīstībai. 

Tipiskas pumpuru pangas rada neliels skaits sugu (vairākums veido lapu pangas). Uz augļaugiem Latvijā tipiskas pumpuru pangas rada jāņogu ģints augiem un lazdām kaitīgās pumpurērces. Pēdējos gados Dobeles pusē aizvien vairāk novēro bojātus pumpurus lazdām.

A. Stalažs: "Iespējams, būs korekts pieņēmums, ka ērkšķogas tomēr varētu saturēt gēnus, kas nodrošina, ka augi nespēj veidot pumpuru pangas, kaut tie aug ciešā tuvumā pumpurērču invadētām upenēm un jāņogām. Pumpuru pangas, cik tas līdz šim zināms, nespēj veidot arī zelta jāņogas."

Vienlaikus četros virzienos

"Dārzkopības institūtā jau daudzus gadus veicam upeņu šķirņu selekciju. Institūtā ir arī savākts un uzturēts bagātīgs upeņu, jāņogu un ērkšķogu genofonds. Uzmanību šim kultūraugam sākām pievērst tāpēc, ka dažādās valstīs vienām un tām pašām šķirnēm konstatēja dažādu izturību pret pumpurērces bojājumiem. Sapratām, ka ir jāveido starpdisciplināra grupa, lai vienlaikus padziļināti pētītu visus trīs organismus un to savstarpējo mijiedarbību – augu, pumpurērces un vīrusu," teic projekta vadītāja Ph. D. Inga Moročko–Bičevska. Aplūkotā projekta īstenošanai izveidoja četras pētnieku grupas. Augu patoloģijas un entomoloģijas grupu vadīja projekta vadītāja, grupā darbojās arī Arturs Stalažs, atzīts pumpurērču eksperts. I. Moročko–Bičevska vadīja pumpurērču ģenētisko izpēti, izstrādāja diagnostikas metodi, veica metodoloģijas izstrādi sadarbībā ar BMC kolēģiem. 

Virusoloģe Ph. D. Neda Zuļģe projektā veica upeņu reversijas vīrusa izpēti. Ph. D. Gunārs Lācis vadīja augu ģenētikas un selekcijas grupu, bet par kolekciju saglabāšanu, atveseļošanu un izpēti rūpējās Dr. agr. Valda Laugale. Vēl divu zinātņu doktoru – Līgas Lepses un Sarmītes Strautiņas – projekta apstiprinātās komandas sarakstā nebija, tomēr viņas palīdzēja ar informāciju tā īstenošanā.

Tātad viena komandas grupa pētīja pašu pumpurērci – noteica, tieši kādas sugas ir sastopamas mūsu reģionā uz jāņogu ģints augiem un veica diagnostikas metodes izstrādi. Viens pieņēmums bija, ka sugu atšķirība dažādos reģionos, iespējams, ietekmē upeņu šķirņu izturību. Otra komandas daļa – augu ģenētiķi, kas darbojas ar augu ģenētikas izpēti, selekciju, uztur kolekcijas, – pētīja augu rezistenci pret pumpurērcēm. Sadarbībā ar BMC pētniekiem Dr. biol. Inas Baļķes vadībā meklēja jaunus rezistences avotus, izmantojot nākamās paaudzes sekvencēšanas tehnoloģijas, kā arī pētīja vīrusus.

"Upenes–pumpurērces–BRV ir sarežģīta un kompleksa sistēma, kurā mijiedarbojas augs ar kaitēkli un vīrusu, kaitēklis ietekmē augu un pārnes vīrusu, kas arī vēl ietekmē augu. Projekta priekšrocība bija starpdisciplināra grupa un varēšana vienlaikus aptvert plašus dažādu virzienu pētījumus," tā I. Moročko–Bičevska. Viņa uzsver, ka aplūkotais ir lietišķs zinātnes un ar saimniecisko darbību nesaistīts projekts, tas nozīmē, ka projektā nebija iesaistīti ražotāji, tostarp zemnieku saimniecības. Salīdzinoši lielās projekta attiecināmās izmaksas ļāvušas vienlaikus darboties vairākos pētniecības virzienos, iesaistīt dažādu jomu ekspertus, veikt izmaksu ietilpīgas analīzes un sasniegt rezultātus vienlaikus visos saistītajos aspektos – auga, kaitēkļa un vīrusa izpētē.

Ērces barošanās laikā augā ievada vielas, kas ierosina augu veidot citāda veida audus, radot dažādu veidu kropļojumus, kas nepieciešami ērču attīstībai.

Foto: Publicitātes / Latvijas Mediji

Sastopamas vairākas sugas

I. Moročko–Bičevska teic, ka pumpurērces jau zināja 18. gadsimta otrajā pusē Lielbritānijā. Visintensīvākā pumpurērču un BRV pētniecība notika 20. gadsimta otrajā pusē un beigās. Pētniece vērš uzmanību, ka visa upeņu rezistences selekcija līdz mūsdienām ir balstīta uz tolaik veiktajiem pētījumiem un gūtajām zināšanām – gan attiecībā pret pumpurērci, gan arī pret upeņu reversijas vīrusu. "Vīruss pats par sevi neizplatās. To izplata ar inficētu stādmateriālu, vai pumpurērce barojas uz slimiem augiem un pārnes vīrusu uz neinficētiem augiem," BRV izplatības modeli raksturo I. Moročko–Bičevska.

Projekta īstenošanas laikā pētnieki secināja, ka Latvijā izplatītas vairākas sugas. "It kā ir noteikti izturības gēni pret vienu pumpurērces sugu C. ribis, tomēr izrādās, ka ir vairākas, nevis viena pumpurērču suga. Veicot padziļinātus pētījumus, secinājām, ka pastāv vairāki pumpurērču ģenētiskie varianti. Un tie ir izplatīti dažādos reģionos. Mēs saņēmām paraugus no Lielbritānijas, kolēģi bija Lietuvā, Polijā un Somijā, kur arī paņēma paraugus. Protams, visvairāk paraugu ievākti un analizēti no Latvijas. Projekta laikā sapratām, ka situācija ir vēl kompleksāka, nekā sākumā uzskatījām," atklāj projekta vadītāja.

DI pētnieki un selekcionāri ERAF projektā sāktos pētījumus patlaban turpina upeņu selekcijas programmas ietvaros Zemkopības ministrijas atbalstītā projektā. "Testējam izstrādāto diagnostikas metodi selekcijas materiālā un to pilnveidojam, kolēģi no augu ģenētikas grupas padziļināti vērtē rezistences mehānismus. Sapratām, ka jāskaidro agrāk noteikto rezistences gēnu loma izturībā pret konkrētu pumpurērču sugu un ka rezistences mehānisms ir kompleksāks. Tādējādi pilnībā jāmaina visa agrāk izmantotā upeņu selekcijas pieeja. Ir jāsaprot pats bioloģiskais pamatmehānisms, kas regulē auga izturību pret pumpurērci vai vīrusu. Ir skaidrs, ka aizvadītā gadsimta beigās veiktajos pētījumos pieņēmumus eksperimentāli pilnībā nepierādīja un pumpurērču sugas precīzi nenoteica, kas arī izskaidro pretrunīgos datus par šķirņu izturību dažādos reģionos. Katrai ģenētiskajai variācijai dabā ir kāda funkcija, un tās ir jāsaprot," tā I. Moročko–Bičevska.

Projekta rezultāti

Projekta īstenošanas laikā ir noteiktas Latvijā izplatītās pumpurērču sugas un noskaidrots, uz kādiem jāņogu ģints augiem kādas sugas sastopamas. "Mēs spējam tās noteikt un atšķirt," uzsver projekta vadītāja. Viņas vadībā ir izveidota pumpurērču sugu molekulārās diagnostikas metode, kas dos iespēju noteikt sugas arī nespeciālistam un sniegs atbalstu rezistentu šķirņu selekcijā. Ir pilnveidota šķirņu izturības uzskaites metodika. 

"Patlaban turpinām pētījumus par iespējamiem citiem rezistences mehānismiem papildu līdz šim pieņemtajiem rezistences gēniem. Tas nav trīs gadu darbs, to veic mūsu kolēģi, kas darbojas ar augu ģenētiku. ERAF projektā sadarbībā ar BMC sapratām, ka mehānisms nav gluži tāds, kāds tas ir aprakstīts. Ir jāpēta padziļināti. Sadarbībā ar BMC veicām arī ļoti komplicētus izmēģinājumus, mēģinājām mākslīgi invadēt dažādas Ribes sugas ar dažādām pumpurērču sugām, tad vācām paraugus un analizējām, kādi gēni tajā laikā ir ekspresēti, lai identificētu, kā augs reaģē tajā brīdī, kad ērce sāk augā baroties, un vai pastāv atšķirības starp saimniekauga un ērču sugām. Guvām priekšstatu, kurā virzienā strādāt un pētīt tālāk," uzsver I. Moročko–Bičevska.

Projekta dalībnieki ir pirmie, kas sākuši vērtēt un meklēt, kādi ir šķirņu izturības dažādos reģionos pretrunīgo datu iemesli. "Mūsu versija bija, ka tās ir pumpurērču sugu atšķirības pa reģioniem un ka augu izturības mehānisms ir komplicētāks, nekā sākotnēji uzskatīts, ko mēs projekta laikā arī pierādījām. Eksperimentāli pilnībā nav pierādīts, ka šie divi gēni patiešām darbojas," uzsver I. Moročko–Bičevska. 

Veids, kā pierādīt, ka konkrēti rezistences gēni nodrošina izturību pret kādu konkrētu patogēna vai kaitēkļa sugu, ir augu mākslīgā inficēšana vai invadēšana kontrolētos apstākļos, kad augs ir nosacīti tīrs, tam nav patogēnu infekciju vai kaitēkļu bojājumu. "Dabā uz augiem dzīvo un ir sastopami dažādi mikroorganismi un bezmugurkaulnieki, tāpēc lauka apstākļos precīzi nezinām, kas tieši ir izraisījis konkrēto auga reakciju. Projekta noslēguma posmā veicām mākslīgo invadēšanu in vitro pavairotiem un atveseļotiem augiem un tad analizējām auga reakcijas. Iegūto rezultātu analīze un darbs pie mākslīgās invadēšanas metodes vēl turpinās. Izturīgu šķirņu selekcijā ir svarīgi, lai ir metodes, kas ļauj iegūt pārliecinošu informāciju. Tas ir viens no izaicinājumiem šajā procesā," turpina I. Moročko–Bičevska. 

Tātad ERAF projektā sāktais darbs turpinās, un upeņu audzētāji pamatoti var cerēt uz izturīgu vietējās izcelsmes šķirņu pieejamību un pētījuma rezultātu izmantošanu savā uzņēmējdarbībā.

Projekta ietvaros sistematizēti un publiskoti iepriekšējos pētījumos iegūtie dati par vietējo Ribes genofondu (upenes, jāņogas, ērkšķogas), izvērtēts vietējais genofonds un papildināta vietējo genotipu kolekcija ar vērtīgākajiem Latvijas izcelsmes genotipiem, izveidota atveseļota vērtīgāko genotipu kolekcija, kas uzturēta DI.

Vēl viens ieguvums no aplūkotā projekta īstenošanas ir tā laikā izveidotie starpdisciplinārie pētniecības apstākļi iesaistītajiem pētniekiem, doktorantūras studentiem, kā arī nodrošināts pētnieciskā personāla pieaugums abās institūcijās, stiprinot lauksaimniecības un biotehnoloģijas jomu zinātnisko kapacitāti.

Ieteikums – stādīt veselu stādmateriālu

Dārzkopības institūtā teic, ka pumpurērces un BRV kontroles metodes ir ierobežotas, pamatā ir sanitārās metodes – bojāto dzinumu izgriešana un aizvākšana no stādījuma vai stipri bojāto augu iznīcināšana. Ir pieejami sēra preparāti smidzināšanai pumpuru briešanas laikā, pirms ziedēšanas un stipras pumpurērču invāzijas gadījumā arī pēc noziedēšanas, bet tas neierobežos vīrusu. "Pret kaitēkli un upeņu reversijas infekcijas izplatību efektīvākas metodes ir jau sākotnēji vesels stādmateriāls un izturīgas šķirnes, ierīkojot stādījumus, un stādījumu rūpīga kopšana, jo iepriekšējie pētījumi rāda, ka pumpurērces masveidā savairojas vecos, nekoptos stādījumos. Vīrusu var izplatīt arī ar inficētu stādāmo materiālu. Šā iemesla dēļ mēs projekta laikā veicām vietējā genofonda atveseļošanu. Ierobežojot pumpurērces izplatību, varam ierobežot arī vīrusa izplatību," uzsver projekta vadītāja. 

Viņa precizē, ka pumpurērces dabā ir dabīgais vektors upeņu reversijas vīrusam. Tātad veids, kā vīrusu pārnēsā dabā. Ja neierobežo dabīgo vektoru un dārzā ir inficēti augi, tad šis vektors no inficētajiem augiem vīrusu izplata tālāk. Vīrusam kontroles metodes nav, vien sākotnēji vesels stādmateriāls, vektora ierobežošana un izturīgas šķirnes. "Šā iemesla dēļ esam koncentrējušies uz izturīgu šķirņu selekciju, kā arī kaitēkļu, patogēnu un auga savstarpējās mijiedarbības izpratni, lai varētu pielāgot selekcijas un izturīgu šķirņu atlases metodes," teic I. Moročko–Bičevska.

Eiropas Savienības finansēts. Paustie viedokļi un uzskati atspoguļo autora personīgos uzskatus un ne vienmēr sakrīt ar Eiropas Savienības vai Eiropas Komisijas viedokli. Ne Eiropas Savienība, ne Eiropas Komisija nenes atbildību par paustajiem uzskatiem.

Ieguldījums izaugsmei.

Foto: Publicitātes

Eiropas Savienības finansēts. Paustie viedokļi un uzskati atspoguļo autora personīgos uzskatus un ne vienmēr sakrīt ar Eiropas Savienības vai Eiropas Komisijas viedokli. Ne Eiropas Savienība, ne Eiropas Komisija nenes atbildību par paustajiem uzskatiem. #ieguldījumsizaugsmē