13 июля 2026
Род грибов Neopestalotiopsis ранее считался слабым «вторичным» патогеном для земляники садовой, клубники. Однако новый агрессивный штамм, вызывающий гниль корней, сердечек и плодов, становится главной угрозой для плантаций. К защите клубники ученые привлекли ИИ.
В США новый агрессивный штамм гриба Neopestalotiopsis, или Neo-P, впервые привлек внимание фитопатологов в 2017 году после разрушительной вспышки на клубничных полях во Флориде. К 2022 году наличие этого патогена было подтверждено в Северной Каролине. Бороться с этим заболеванием сложно, поскольку зараженные растения часто выглядят здоровыми при пересадке из питомников на поля. Гриб может оставаться незамеченным в течение нескольких недель, пока растения не погибнут.
Марк Хоффманн, специалист по выращиванию земляники садовой из Университета штата Северная Каролина и доцент кафедры садоводства, находится в центре междисциплинарного исследования новой болезни клубники.
Признавая серьезность патогена, он выступает за спокойный, основанный на исследованиях подход.
«Когда это впервые дошло до Северной Каролины, было много риторики, взаимных обвинений и паники, — говорит Хоффманн, сотрудник программы NC Plant Sciences Initiative. — Это серьезное заболевание, и производителям клубники нужно адаптироваться. Фермеры, питомники и селекционные программы именно этим и занимаются».
Хоффманн сравнивает ситуацию с Neo-P со вспышками антракноза в 1990-х годах, которые в конечном итоге удалось взять под контроль с помощью протоколов интегрированной борьбы с вредителями, разработанных на основе научных исследований.
«У уже нас есть протокол интегрированной защиты растений для Neo-P, и хотя он, безусловно, не идеален на 100%, он помогает. Проводятся многочисленные исследования, которые должны дать еще больше возможностей», — говорит Хоффманн.
В настоящее время наибольшие трудности испытывают мелкие фермеры, имеющие работу вне сельского хозяйства, поскольку у них может не быть времени или оборудования для проведения интенсивного мониторинга и опрыскивания, отмечает Хоффманн: «Если пойдет дождь, вам придется быть на месте, а если у вас есть работа и вы можете проводить опрыскивание только по выходным, вы можете упустить критически важный момент».
По словам Хоффмана, борьба с Neo-P может в краткосрочной перспективе привести к увеличению затрат фермеров на рабочую силу и фунгициды. Тем не менее, он надеется, что по мере того, как исследователи лучше поймут это заболевание и факторы, влияющие на его распространение и тяжесть, опасения по поводу Neo-P и связанных с ним угроз утихнут.
«Антракноз распространился примерно так же, как и Neo-P, от саженцев в питомниках до плодоносящих полей, где он и прижился. Антракноз был большой проблемой в те времена, потому что никто не знал, как с ним бороться. Сейчас он по-прежнему наносит ущерб, но не уничтожил отрасль», — говорит Хоффманн.
Достижения в области молекулярной диагностики улучшили раннее выявление и мониторинг видов Neopestalotiopsis. Кроме того, начались работы по выявлению источников генетической устойчивости земляники садовой, что позволит поддержать будущие селекционные программы
Орландо Аргуэльо-Миранда из Департамента биологии растений и микроорганизмов университета вместе с коллегами работает над поиском более эффективных и быстрых способов обнаружения и диагностики этого заболевания.
Как отмечает исследователь, такие методы, как наблюдение за симптомами на растениях, даже с помощью микроскопов, требуют технических навыков и являются медленными.
Более быстрые методы, основанные на химических тестах, позволяют обнаружить ДНК патогена, но не дают возможности количественно оценить низкий уровень инфицирования или определить, жив ли патоген. В большинстве случаев образцы для химических анализов уничтожаются с целью извлечения белков или ДНК, что не позволяет исследователям напрямую наблюдать за поведением и особенностями роста патогена.
Чтобы обойти эти ограничения, команда использует новый подход к микроскопии живых клеток на основе искусственного интеллекта, позволяющий напрямую наблюдать за ростом Neo-P, прорастанием его спор и степенью вариабельности среди различных видов и изолятов.
«Наша система позволяет исследователям видеть сам патоген и то, как он себя ведет, и мы можем определить, какие стратегии использует Neo-P для столь быстрого роста и заражения растений», — говорит ученый.
Система представляет собой адаптированную версию моделей обработки изображений на основе искусственного интеллекта, первоначально разработанных для нейробиологии, с микрокамерами, также известными как микрофлюидные чипы, разработанными лабораторией Миранды для улавливания спор грибов, их идентификации по форме и наблюдения за ростом грибов и спор.
Аргуэльо-Миранда разработал алгоритм, который отслеживает кончики грибных нитей, а не весь организм целиком, что позволяет искусственному интеллекту идентифицировать гриб и измерять его рост даже в образцах, загрязненных растительными остатками или почвой.
«Что особенно важно, система также может обнаруживать патоген даже при небольшом количестве спор, что затруднительно для традиционных химических анализов. Эта технология представляет собой быструю, неразрушающую и высокочувствительную альтернативу лабораторной диагностике. Алгоритм искусственного интеллекта может количественно оценить сложные грибные структуры за миллисекунды, тогда как квалифицированному специалисту на одно изображение потребовалось бы до 20 минут», — говорит он.
В конечном итоге исследователи хотят, чтобы их инструмент был доступен по цене производителям как рассады клубники, так и ягод. Например, просто подключив портативный микроскоп к смартфону, пользователь в клубничном питомнике мог бы получать мгновенное сообщение всякий раз, когда микрокамеры обнаружения показывают высокую вероятность заражения Neo-P. Это позволило бы операторам целенаправленно применять фунгициды или удалять зараженный материал, предотвращая катастрофические вспышки заболевания на уровне полей.
Источник: North Carolina State University. Автор: Ди Шор.
На заглавном фото: поражение Neo-P на верхушке растения (слева), плодах (в центре) и листьях (справа). Авторы фото: Калеб Болленбахер (слева) и Билл Клайн (в центре и справа).
