Populiarūs

Kodėl džiūsta Lietuvoje ir Europoje uosiai

2015-ųjų rudenį Vilniuje, Verkių rūmuose, vyko Gamtos tyrimų centro Botanikos instituto Fitopatogeninių mikroorganizmų laboratorijos mokslininkų organizuotas seminaras „Uosių džiūties problematika Lietuvoje ir Europoje: bendros situacijos ir vykdomų mokslinių tyrimų apžvalga“, kuriame akademinė visuomenė, augalų apsaugos specialistai ir kiti suinteresuoti asmenys buvo supažindinti su naujausia informacija apie Lietuvos ir Europos uosynus niokojančią pragaištingą ligą. Renginio metu buvo pristatyti pasiekimai tiriant šios ligos sukėlėją ir ieškant veiksmingų ligos kontrolės priemonių, buvo aptarta Lietuvos ir visos Europos uosynų būklė, šių medžių natūralaus atsikūrimo ir dirbtinio atkūrimo perspektyva mūsų miškuose. Seminaro dalyviams buvo surengta ekskursija į uosių džiūties pažeistus Verkių apylinkių miškus.

Europoje pandemine pripažinta paprastojo uosio (Fraxinus excelsior L.) džiūtis Lietuvoje tęsiasi jau apie 20 metų, tačiau veiksmingų kovos priemonių iki šiol nerasta ir uosio, kaip miško medžio, auginimo perspektyva kol kas lieka neaiški. Grybo Hymenoscyphus fraxineus (T. Kowalski) Baral, Queloz et Hosoya sukelta liga mūsų šalyje yra įgavusi chronišką pobūdį: beveik neliko nepažeistų medynų, serga ir seni, ir jauni medžiai. Uosių džiūties sukėlėjui H. fraxineus pastaraisiais metais buvo suteikiami vis nauji pavadinimai. Identifikavus 2006 metais džiūtį sukėlusio patogeno nelytinę stadiją (anamorfą), Lenkijos miško fitopatologijos profesorius T. Kowalski jį pavadino Chalara fraxinea. Lytine grybo stadija (teleomorfa), auginančia plika akimi matomus nedidelius vaisiakūnius ant nukritusių uosio lapkočių ir tiesiogiai neparazituojančių uosių, kurį laiką klaidingai buvo laikomas jau daugiau nei 100 metų Europos mikologams žinomas aukšliagrybis Hymenoscyphus albidus. Šveicarijos mokslininkų grupė, atlikusi detalius genetinius tyrimus, 2010-aisiais nustatė, kad tikrasis uosių džiūties kaltininkas yra kitas giminingas ir išoriškai beveik nesiskiriantis mikroorganizmas – H. pseudoalbidus. Šis grybo pavadinimas 2014 metais buvo patikslintas – patogenas dabar  vadinamas H. fraxineus. Tikėtina, kad terminologija šioje srityje daugiau nebesikeis.

Mokslininkai toliau intensyviai tiria šį žalingą uosio patogeną, stengdamiesi atskleisti jo biologines, ekologines savybes ir epidemiologiją, ieško efektyvių būdų kovoti su šia liga.

Seminare Valstybinės miškų tarnybos Miškų sanitarinės apsaugos skyriaus vyriausioji specialistė Alma Gustienė apžvelgė šiandieninę Lietuvos uosynų būklę, Miško genetikos skyriaus vyriausiasis specialistas dr. Remigijus Bakys papasakojo apie uosio atkūrimo ir išsaugojimo galimybes Lietuvoje, LAMMC Miškų instituto ir Aleksandro Stulginskio universiteto doktorantė Diana Marčiulynienė  kalbėjo apie uosių džiūties suvaldymo patirtį pasaulyje, Gamtos tyrimų centro mokslininkė dr. Daiva Burokienė – apie uosių džiūties sukėlėjo Hymenoscyphus fraxineus biologines ir ekologines savybes. Seminarą užbaigė Gamtos tyrimų centro mokslininkas dr. Vaidotas Lygis, pristatydamas uosių džiūties tyrimams skirtą Lietuvos ir Šveicarijos bendradarbiavimo programos (LŠBP) mokslinių tyrimų projektą „Mikovirusų paplitimas epideminėse ir poepideminėse uosių džiūties sukėlėjo Chalara fraxinea populiacijose ir šių virusų panaudojimo galimybės džiūties biologinei kontrolei“ (CONTROLDIEBACK).

Projekto vadovas papasakojo apie lietuviškos ir šveicariškos kilmės H. fraxineus populiacijų genetinės įvairovės ir virulentiškumo tyrimus bei šio patogeno biokontrolės perspektyvą, panaudojant jį parazituojančius mikovirusus.

Didžioji dalis seminare pristatytos informacijos buvo sukaupta Valstybinei miškų tarnybai vykdant ilgalaikį uosynų būklės stebėjimą bei įgyvendinant du mokslinių tyrimų projektus: minėtą LŠBP projektą CONTROLDIEBACK (finansavimo sutarties Nr. CH-3-ŠMM-01/12, projekto vykdymo laikotarpis – 2012–2016 m.), kurį vykdo Gamtos tyrimų centras (Vilnius) ir Šveicarijos Federalinis miškų, sniego ir kraštovaizdžio tyrimų institutas WSL (Birmensdorfas, Šveicarija) ir Šiaurės Europos šalių bendradarbiavimo programos NORDEN projektą „Paprastojo uosio džiūtis Šiaurės Europoje“ (projekto Nr. SNS-109, vykdymo laikotarpis 2010–2012 m.), Lietuvoje vykdytą Gamtos tyrimų centro ir Valstybinės miškų tarnybos specialistų jėgomis.

Vykdant LŠBP projektą CONTROLDIEBACK buvo siekiama dviejų tikslų:

• charakterizuoti epidemines (Šveicarijos) ir chroniškos stadijos (Lietuvos) uosių džiūties sukėlėjo Hymenoscyphus fraxineus populiacijas, ištiriant skirtingos kilmės grybo izoliatų genetinę įvairovę, virulentiškumą bei mikovirusų pasireiškimą juose;
• įvertinti identifikuotų mikovirusų panaudojimo galimybes uosių džiūties biologinei kontrolei (projekto metu gauti rezultatai iš esmės leido pasiekti išsikeltus tikslus).

Pagrindiniai atradimai ir įžvalgos

Palyginti neseniai pradėti naudoti molekuliniai žymenys ženkliai pagerino mūsų gebėjimus atsekti invazinių ligų sukėlėjų kilmę ir atkurti jų plitimą erdvėje ir laike ir padėjo geriau ištirti patogeninių mikroorganizmų populiacijų struktūrą bei dinamiką. Grybai pasižymi gyvenimo ciklų, dauginimosi bei plitimo būdų įvairove, kuri formuoja jų populiacijų genetinę struktūrą. Genetinę struktūrą grybų populiacijose lemia trys pagrindiniai veiksniai: lytinis dauginimasis, mutacijos ir naujų genotipų imigracija iš kitų tos pačios rūšies populiacijų. Didelė populiacijos genetinė įvairovė įprastai parodo, kad organizmas dauginasi lytiniu būdu ir kad ši populiacija yra jau senokai įsitvirtinusi (endeminė). Ir priešingai – neseniai susiformavusios, besiplečiančios invazinių organizmų populiacijos ar svetimžemių patogenų populiacijos, esančios epidemijos fronte, įprastai pasižymi nesudėtinga genetine struktūra ir maža genetine (alelių) įvairove.

Lietuvoje pirmą kartą uosių džiūtis pastebėta apie 1996 metus (Juodvalkis, Vasiliauskas, 2002). Kaip dabar manoma, šis reiškinys mus pasiekė iš Lenkijos, kur džiūtis pirmą kartą pasireiškė apie 1992 metus. Mūsų šalyje šiuo metu liga yra chroniškoje epidemijos stadijoje (Lygis et al., 2014). Šveicarijoje pirmą kartą uosių džiūtis pastebėta tik 2008 metais (Engesser et al., 2009), ten epidemija vis dar plečiasi – kalnuotose pietų Šveicarijos dalyse aptinkami vis nauji ligos židiniai. Projekto CONTROLDIEBACK tyrimai patvirtino lytinio dauginimosi pirmenybę H. fraxineus gyvenimo cikle (plitimas lytinėmis sporomis lemia didelę genotipinę įvairovę), genetinės struktūros nebuvimą nei lietuviškose, nei šveicariškose grybo populiacijose ir taip vadinamo „įkūrėjo efekto“ požymius (žema genetinė įvairovė – mažas alelių turtingumas, kas rodo, jog invazinės patogeno populiacijos susiformavo iš nedidelio skaičiaus introdukuotų genotipų). Taip pat nustatyta, kad epideminių ir chroniškos stadijos H. fraxineus populiacijų genetinė įvairovė iš esmės nesiskiria, kas leido atmesti mažesnės genetinės įvairovės epideminiame ligos fronte hipotezę. Visa genetinė įvairovė šiaurės rytų Europos H. fraxineus populiacijose (kur liga pasireiškė pirmiausia) veikiausiai buvo perduota į epideminį ligos frontą. Gauti tyrimų rezultatai leidžia manyti, kad į Europą buvo introdukuoti keli (greičiausiai tik du) patogeno individai, kas veikiausiai nulėmė tokią mažą H. fraxineus izoliatų genetinę įvairovę (taip vadinamas „butelio kaklelio“ efektas). Nerasta ryškesnių genetinių skirtumų ir tarp grybo izoliatų, išskirtų iš uosio žievės nekrozių (patogeno gyvenimo ciklo parazitinė fazė), ir izoliatų, išskirtų iš nukritusių pernykščių lapkočių (saprofitinė fazė). Tai rodo, kad visi tirti H. fraxineus genotipai potencialiai gali parazituoti tiek gyvuose audiniuose, tiek gyventi saprofitiškai. Fitopatologai ir miško selekcininkai jau senai yra supratę patogenų populiacijų genetinės įvairovės lygio įtaką augalų atsparumui ligoms. Augalų patogenų populiacijų genetinės įvairovės tyrimai gali padėti suprasti evoliucinius procesus šių populiacijų viduje ir padėti geriau kontroliuoti augalų ligas. Šios žinios labai svarbios ir miško medžių selekcijoje, nes galimai atsparių ligoms medžių genotipų paieška skirtingos patogenų genetinės įvairovės regionuose gali duoti visiškai skirtingus rezultatus. Todėl visame pasaulyje miško medžių ligas sukeliančių patogenų genetinės įvairovės tyrimai pastaraisiais metais įgauna vis didesnę svarbą ir pagreitį.

Virulentiškumas – tai mikroorganizmo gebėjimas sukelti ligą šeimininko organizme ir jame išplisti, esant tam tikroms sąlygoms. Projekto CONTROLDIEBACK vykdymo metu buvo atlikti plataus masto lyginamieji dviejose epidemijos stadijose esančių H. fraxineus populiacijų virulentiškumo tyrimai. Siekiant gauti patikimus rezultatus, panaudota net 200 genetiškai skirtingų grybo izoliatų, apkrečiant 1000 paprastojo uosio medelių. Šio tyrimo metu pirmą kartą nustatyta, kad epideminių ir chroniškos ligos stadijos H. fraxineus populiacijų virulentiškumas iš esmės nesiskiria, kas dar kartą patvirtino, jog šios populiacijos, nors geografiškai ir tolimos, yra panašios pagal daugelį požymių. Taigi, laisvo patogeno judėjimo (pernešimo) tarp Europos šalių, kuriose uosių džiūtis jau yra pasireiškusi, bent jau kol kas nereikėtų baimintis. Esminiai virulentiškumo skirtumai, nustatyti tarp skirtingų ekologinių stadijų šio grybo izoliatų, buvo gana netikėti ir leido padaryti svarbią išvadą, jog saprotrofinis ir patogeninis šio grybo gyvenimo ciklo tarpsniai gali skirtingai aktyvuoti jo virulentiškumą, nors to priežastys kol kas lieka neaiškios. Virulentiškumo tyrimų svarba išryškėja, siekiant atrinkti agresyvius patogeno kamienus, kuriuos vėliau galima būtų panaudoti ligai atsparių uosio genotipų atrankai. Akivaizdu, kad siekiant kaip galima greičiau atrinkti pakankamą kiekį perspektyvių uosio genotipų, būtina intensyviau vykdyti paieškas medynuose ir atlikti efektyvų atrinktų individų testavimą. Vienas būdų tai pasiekti – įvertinti jautrumą ligai, panaudojant dirbtinį jaunų medelių apkrėtimą agresyviu H. fraxineus kamienu (izoliatu), kadangi yra nustatytas aiškus ir patikimas ryšys tarp apkrėtimo vietoje susiformavusios nekrozės dydžio ir testuojamo uosio genotipo jautrumo šiam patogenui (McKinney et al., 2012; Lobo et al., 2015; Marčiulynienė ir kt., 2015). Virulentiškumo testai taip pat suteikia naujų žinių apie patogeno biologines, ekologines savybes bei ligos epidemiologiją.

Nors mikovirusai mokslo pasaulyje nėra labai gerai ištirta mikroorganizmų grupė, yra žinoma, kad kai kurie jų gali sumažinti grybų rūšių, kurias šie virusai parazituoja, patogeniškumą augalams. Ši mikovirusų savybė, dar vadinama hipovirulentiškumu, jau kurį laiką yra fitopatologijos mokslininkų dėmesio centre pirmiausiai dėl to, kad tiek žemės, tiek miškų ūkyje pačių pavojingiausių ligų suvaldymo technologijos kol kas yra ganėtinai ribotos, pavojingos aplinkai arba nepakankamai efektyvios. Panaudoti vieną natūraliai vietinėse ekosistemose gyvenantį mikroorganizmą kito kontrolei – labai gundanti perspektyva ekonominiu ir ekologiniu požiūriu, juo labiau kad dabartiniai pasiekimai moksle (ypač genetikoje) leidžia analizuoti virusų, grybų ir augalų sąveiką, patogenezės mechanizmus ir grybų RNR nutildymo (t. y. virusų hipovirulentiškumo pagrindo) evoliuciją.

Vykdant projektą CONTROLDIEBACK buvo aptiktas ir iki tol mokslui nežinomas Narnaviridae šeimos mitovirusų grupei priskirtas mikovirusas Hymenoscyphus fraxineus mitovirus 1 (HfMV1). Deja, atlikus tyrimus paaiškėjo, kad šis virusas neturi jokio išreikšto poveikio H. fraxineus virulentiškumui ar kitoms savybėms, todėl jo panaudojimas uosio džiūties sukėlėjo biologinei kontrolei yra abejotinas. Šiuo metu intensyviai ieškoma kitų rūšių mikovirusų, kurių potencialas bus tiriamas ateityje.

Antrojo projekto „Paprastojo uosio džiūtis Šiaurės Europoje“ vykdymo metu buvo siekiama atsakyti į kitą praktiniu aspektu labai svarbų klausimą: koks yra paprastojo uosio atsikūrimo potencialas džiūties pažeistuose Lietuvos uosynuose? Šios studijos metu buvo įvertintas natūralus uosio (ir kitų medžių rūšių) atsikūrimas 20-tyje plynųjų sanitarinių kirtimų kirtaviečių (tyrimo metu nuo kirtimo buvo praėję nuo vienerių iki 10 metų), pasirinktų Biržų ir Raseinių miškų urėdijose. Prieš kirtimus tirtuose sklypuose uosis buvo dominuojanti medžių rūšis (rūšinėje sudėtyje sudarė nuo 40 proc. iki 100 proc. pagal medienos tūrį). Atžėlimo vertinimas buvo atliktas 3 m pločio juostose, sudarančiose 2–3 proc. bendro kirtavietės ploto, registruojant visų rūšių žėlinius, galinčius suformuoti medyną ateityje, bei įvertinant jų tankumą, aukštį bei gyvybingumą. Tiriamose kirtavietėse papildomai buvo suregistruoti visi uosio kelmai, įvertintas jų gebėjimas išauginti atžalas bei šių atžalų sveikatingumas. Tokiu būdu aprašyta daugiau nei 8000 medelių ir 1339 uosių kelmai. Vidutinis visų žėlinių tankumas siekė 14 000 vnt./ha, iš šio skaičiaus uosio žėlinių tankumas vidutiniškai buvo 600 vnt./ha, kas sudarė vos 4,3 proc. nuo visų apskaitytų žėlinių skaičiaus. Didžiausias nustatytas uosio žėlinių tankumas tesiekė 1900 vnt./ha (Biržų m. u. Spalviškių girininkija). Iš visų kirtavietėse vertintų uosiukų tik trečdalis jų atrodė išoriškai sveiki, kiti – sirgo arba buvo žuvę. Vienerių – dvejų metų kirtavietėse uosio atžalos iš kelmų sudarė 36,2 proc. visų uosio žėlinių, o senesnėse kirtavietėse ši dalis laipsniškai mažėjo, kol visiškai išnyko seniausiose. Iš gautų šio tyrimo rezultatų galima daryti tokias išvadas:

1. Natūralus uosio atsikūrimas jo buveinėse yra nežymus. Tai įtakos ryškų uosio proporcijų sumažėjimą besiformuojančių medynų rūšinėje sudėtyje;
2. Atsikuriančių uosių individų augimo greitis buvo mažesnis nei kitų medžių rūšių;
3. Atsikuriančių uosių sveikatingumo būklė yra prasta;
4. Uosio vietą miške užima baltalksnis, beržas, drebulė, kai kur drebulė su juodalksniu;
5. Sėklinės kilmės žėlinių būklė yra daug geresnė nei kelmų atžalų. Atžalos iš kelmų pastebimą uosio želdinių dalį sudaro tik pirmus kelerius metus po kirtimų. Tai rodo, kad uosio selekcijos potencialas yra akivaizdus ir turėtų vaidinti svarbų vaidmenų bandant išsaugoti uosynus ateityje.

Apibendrinant šio tyrimo rezultatus darytinos dvi pagrindinės išvados. Pirmoji – fitosanitarinė paprastojo uosio medelių būklė natūraliai atsikuriančiuose uosio medynuose yra nepatenkinama. Esant tokiam uosio savaiminukų džiūties mastui, neverta galvoti apie uosynų atkūrimą arba natūralų atžėlimą. Antroji – šiuo metu net ir be H. fraxineus „pagalbos“ natūralus uosynų atsikūrimas vargiai įmanomas dėl ypač mažo uosiukų skaičiaus kirtavietėse, pomiškyje bei brandžiuose medynuose. Natūraliai uosio kartų kaitai medynuose gausus pomiškis yra būtina sąlyga. Vyresni miškininkai  prisimena, kad prieš ligos protrūkį natūralaus uosio pomiškio tankumas uosynuose neretai viršydavo 100 tūkst. vnt./ha. Šiuo metu stebimas ypač mažas uosiukų tankumas kirtavietėse bei praktiškai nevykstantis žėlimas iš kelmų ateities medynų pirmajame arde leidžia tikėtis tik pavienių uosių atsikūrimo būsimoje medyno rūšinėje sudėtyje.

Ateities darbų kryptys

 Europoje intensyviai ieškant šios ligos suvaldymo metodų, galima išskirti tokias pagrindines darbų kryptis: uosių selekcija, cheminių kontrolės priemonių testavimas ir biokontrolės būdų paieška. Tenka pripažinti, kad šiandien nėra vieningos cheminių fungicidų panaudojimo metodologijos, kurią taikant būtų galima įveikti H. fraxineus. Be to, toksiškų chemikalų naudojimas daugeliu atvejų yra griežtai reglamentuotas, ribojamas arba miške tiesiog nepraktiškas. Mokslininkai vieningai sutaria, kad uosio selekcija šiuo metu yra viena iš realiausių uosynų išsaugojimo priemonių. Uosio bandomųjų želdinių vertinimas Lietuvoje ir kitose šalyse parodė, kad egzistuoja gana ryškūs atsparumo ligai skirtumai tarp skirtingų šeimų uosio palikuonių (didesnį atsparumą įprastai demonstruoja 2–5 proc. testuojamų šeimų). Atsparių ligai genotipų paieška ir išsaugojimu Lietuvoje jau gerą dešimtmetį užsiima Valstybinė miškų tarnyba ir LAMMC Miškų institutas.

Apibendrinat, tiek natūralaus atžėlimo, tiek ir dirbtinio uosynų atkūrimo perspektyva šiuo metu atrodo miglota. Žiūrint iš ekonominės pusės, uosio medynų auginimas šiuo metu yra visiškai netikslingas. Kita vertus, vykstant intensyviems ligos kontrolės tyrimams bei uosio selekcijos darbams visoje Europoje, vis dar egzistuojantys uosynų likučiai bei pavieniai medžiai turėtų būti rūpestingai saugomi ateities atkūrimo darbams.

Moksliniai tyrimai finansuojami pagal Lietuvos-Šveicarijos bendradarbiavimo programos, kuria siekiama sumažinti ekonominius ir socialinius skirtumus išsiplėtusioje Europos Sąjungoje, projekto sutartį Nr. CH-3-ŠMM-01/12.

Dr. Remigijus Bakys, dr. Vaidotas Lygis

Informacijos šaltinis: www.rokmu.lt