Кіріспе
Қаштан ағаштарының саңырауқұлақ ауруы
Патогенді саңырауқұлақ Cryphonectria parasitica (бұрын Endothia parasitica) Ascomycota (сақ саңырауқұлақтары) тобының мүшесі болып табылады. Бұл некротрофты саңырауқұлақ Шығыс Азия мен Оңтүстік-Шығыс Азияда таралған және Еуропа мен Солтүстік Америкаға 1900 жылдардың басында әкелінген. Америкалық қаштан ағаштарының C. parasitica жұқтыруы Шығыс жағалаудағы көптеген жерлерде бірдей уақытта пайда болды, бұл жапондық қаштан ағаштарынан, олар танымал импортқа айналды. 1940 жылға қарай, көптеген ересек американдық қаштан ағаштары осы аурудан құрғады. Мичиган, Висконсин және Тынық мұхитының солтүстік-батысында инфекция жұқпаған ағаштардың шағын топтары ғана қалды. Жапондық және қытайлық қаштан ағаштары. Аурудың салдарынан американдық қаштан ағашынан жасалған ағаш ондаған жылдар бойы нарықтан дерлік жоғалып кетті, бірақ оны әлі де қалпына келтірілген ағаш ретінде табуға болады. Қаштан маңызды ақшалай дақыл және тағам көзі болды. Көптеген жануарлар қаштанмен қоректенді, ал қаштан мал азығы ретінде қолданылды, бұл мал шаруашылығының құнын төмендетті. Бұл жұмыстар 1930 жылдары басталды және Массачусетс штатында әлі де жалғасуда. Американдық қаштан ағаштарының қалғандары ауруға төзімді болуы үшін селекцияланып өсірілуде, атап айтқанда, The American Chestnut Foundation ұйымы 21 ғасырдың басында ауруға төзімді американдық қаштанды оның бастапқы ормандық ареалына қайта енгізуді мақсат етеді. Жапондық және қытайлық қаштан ағаштары, сондай-ақ Сегуиннің және Генридің қаштан ағаштары АҚШ-тағы осы селекциялық бағдарламаларда американдық қаштанмен ауруға төзімді гибридтер жасау үшін пайдаланылды. Қытайлық қаштан ағаштарының қаштанның құртына ең жоғары төзімділігі анықталды.
АҚШ-та гиповируленттілік кеңінен таралған емес және CHV1 вирусын коммерциялық түрде енгізуге жасалған әрекеттер кеңінен сәтті болған жоқ. CHV1 қолданылған ағаштарда сақталып тұрғанымен, ол Еуропадағыдай табиғи түрде таралмайды, бұл оны тиімді биологиялық бақылау құралы болуына кедергі келтіреді.
Еуропадағы инфекциялар
1938 жылы каштан ауруы алғаш рет Генуя маңында анықталды. Жұқпа жылдам тарады және 1946 жылы Францияда, 1951 жылы Швейцарияда, 1963 жылы Грецияда анықталды. Соңғы кезде ол Ұлыбританияда табылған. Саңырауқұлақ популяциялары арасындағы генетикалық айырмашылықтарға байланысты, 1938 жылы Грузия мен Әзірбайжанда каштан ауруының екінші рет кіргені мүмкін. Саңырауқұлақтың жұқтыруы бастапқыда Еуропадағы ағаштардың кең ауқымда қырылуына әкелді. Алайда, 1950 жылдардың басында Италияда саңырауқұлақ жұқпасынан аман қалған ағаштар анықталды. Бұл ағаштарда саңырауқұлақ беткі жараларды тудырды, олар жазыла бастағандай көрінді. Жұқпаның әлсіреуі C. parasitica-ны жұқтыратын CHV1 РНК вирусының болуымен байланысты. CHV1 табиғи түрде Еуропа бойынша тарады, сонымен қатар биологиялық бақылау шарасы ретінде жасанды түрде де таратылады (әсіресе Францияда). Қазіргі уақытта CHV1 Ұлыбританияда, Солтүстік Францияда немесе Шығыс Грузияда жоқ, бірақ биологиялық бақылау мақсатында енгізу қарастырылуда.
Симптомдары
Саңырауқұлақ сезімтал ағаштардың жаралары арқылы өтіп, қабықтың ішінде және астында өседі, соңында бұтақ, тамыр немесе діңді толық айналып камбиумды өлтіреді. C. parasitica жұқпасының бірінші белгісі – ағаш қабығындағы кішкентай қызғылт қоңыр дақ. Мицелийлі желкен қабық астында тарағанда, одан кейін шұңқырлы қатер пайда болады. Гифтер тарағанда бірнеше улы қосылыстар түзіледі, олардың ең маңыздысы – оксаль қышқылы. Бұл қышқыл жұққан тіндердің pH деңгейін қалыпты 5,5-тен шамамен 2,8-ге дейін төмендетеді, бұл камбиум жасушалары үшін зиянды. Қатер ақырында ағашты қоршап алып, оның үстіндегі барлық тірі ұлпаны өлтіреді. Ылғалды ауа райында конидияның ерекше сары жіпшелерін (циррус) байқауға болады.
Өмір циклі мен көбеюі
C. parasitica-ның негізгі нысанасы болып табылатын өсімдіктің негізгі тіндері – ішкі қабық, өткізгіш тіндері бар аймақ, және қос қабат, екінші реттік тамырлық тіндерді жасайтын белсенді бөлінетін жасушалар қабаты. Осы тіндерде патоген таралған қатерлі ісіктер пайда болып, мицелий қыстайды. Ауаға тарағаннан кейін, аскоспоралар желдің құйытқы ағыстары арқылы жаңа қожайындарына немесе сол ағаштың басқа бөліктеріне жұғады. Кейіннен, бұл әлсіреген вируленттілік гиповирустар тұқымдасына жататын Cryphonectria hypovirus 1 (CHV1) dsРНК миковирусымен жұғудан туындағаны анықталды. Осылайша, американдық C. parasitica популяцияларындағы миковирустың таралуы вегетативтік үйлеспеушілікпен – белгілі бір локустарда генетикалық ерекшеліктері бар жеке тұлғалардың гифаларын біріктіруге кедеріс келтіретін аллорекгониция жүйесімен шектеледі. Жоғарыда айтылғандай, кейбір топырақ микроорганизмдері C. parasitica-ны басады. Бұл қатерлі ісіктерді емдеу үшін қолданылуы мүмкін, ағаш діңіне пластик қаптамамен және жабысқақ лентамен бекітілген топырақ компресі арқылы.
Солтүстік Америкадағы табиғатты қорғау шаралары
Висконсин штатының Батыс Салем қаласының жанында шамамен 2500 каштан ағашы өседі, бұл әлемдегі ең ірі американдық каштан ағаштарының қалған тобы. Бұл ағаштар, бұл аймақтың алғашқы қоныс салушысы болған Мартин Хикс егіп қалған ағаштардың ұрпақтары. 1800 жылдардың соңында Хикс оннан аспайтын каштан ағаштарын отырғызған. Америкалық каштанның табиғи өсу аймағынан тыс жерге отырғызылғандықтан, бұл ағаштар каштан қырынуының алғашқы толқынынан құтылды, бірақ 1987 жылы ғалымдар осы тобында да қырынуды анықтады. Америкалық каштанды Шығыс орманға қайтару мақсатында Америкалық каштан қоры, Висконсин табиғи ресурстар департаменті, АҚШ Орман шаруашылығы қызметі, Батыс Вирджиния университеті, Мичиган мемлекеттік университеті және Корнелл университеті қаржылап отырған бағдарлама бар. Екі түрді 50/50 гибрид алу үшін будандастырады. Америкалық каштанмен үш рет кері будандастырудан кейін, геномның қалған бөлігі шамамен 1/16-ы төзімді ағашқа, ал 15/16-ы американдық каштанға тиесілі. Стратегия – кері будандастыру кезінде каштан қырынуына төзімді гендерді таңдап, американдық каштанның жабайы типтік қасиеттерін сақтап, оны басым фенотип ретінде қалдыру. Осылайша, жаңадан будандастырылған гибридтік каштан ағаштары түпнұсқа американдық каштан ағаштарымен бірдей биіктікке жете алады. Осы 15/16 американдық каштан гибридтерінің көптеген түрлері Шығыс жағалауында, соның ішінде Джефферсон ұлттық орман паркінде және 93 рейсінің ұлттық ескерткішінде отырғызылды. Кейбір орындарда зерттеушілер отырғызылған көшеттерді тексеріп, олардың тірі қалу деңгейін бағалады. Гибридтердің жақсы өсуі үшін оларға жақсы дренаж және мол күн сәулесі қажет. Бұл талаптарды орындау қиын болуы мүмкін, сондықтан барлық қалпына келтіру аймақтарында гибридтердің тірі қалуы сәтті болған жоқ.
Трансгендік, көкпек ауруына төзімді қоңыр жаңғақ ағаштары
1983 жылғы гиповируленттілік туралы зерттеуде гиповируспен зарарланған каштан ағаштарының қамбийға шабуыл жасағанда аз мөлшерде қышқылды оксалат өндіретіні көрсетілді. Бұл ауруға төзімді ағаштарды жабайы табиғатқа қайтару үшін үкіметтің келісімі қажет. Нью-Йорк ботаникалық бағы көпшілік назарына ұсыну үшін бірнеше трансгенді ағаштарды отырғызды. Бастапқыда мұндай гендік инженериялық каштан ағаштары аз болды. Тұқымдарды көбейту үшін қаушалап қою қолданылуы мүмкін. Алайда, 2023 жылдың желтоқсанында нашар өнімділік және жас өсімдіктердің жоғары өлім-жітіміне байланысты Darling 58 тоқтатылды. Нәтижесінде TACF оны қалпына келтіруге пайдалану туралы өтінішін қайтарып алды.
Аурудың экономикалық және экологиялық әсері
Шыққаннан кейін елу жылдан да аз уақыттың ішінде C. parasitica 8,8 миллион акр (3,561,237 км²) орманды америкалық каштанның жапырақ қаптамасы ретінде дерлік жойды. Каштан жемісі Аппалач тауларының төменгі белдеулеріндегі жануарлар үшін маңызды тағам көзі болды. Бұл жоғалтудан аққобыздың саны күрт азайды, жеті туған күбәлей түрлері жойылды, ал бұғы, Купердің бүркіті, пума және жалманбаздың қалпына келуі баяулады. Бұл аурудың салдары экожүйеде одан әрі сезіліп, қуыс ішінде ұялайтын құстардың санының азаюымен және өзен суының сапасының нашарлауымен байланысты болды, бұл су омыртқасыздарының популяциясына кері әсер етті.