Xylella fastidiosa, Avrupa Birliği’nin öncelikli yirmi bitki zararlısı arasında yer verdiği, çeşitli hastalıklara neden olan bir bakteri. Yayılımı iklim değişikliği ile ilişkilendirilen bu bakterinin Avrupa ekonomisine yıllık etkisi ise 5,5 milyar avro olarak tahmin ediliyor.

Bitki hastalıklarına neden olan bir bakteri olan Xylella fastidiosa’nın Avrupa’da yıllık ekonomik etkisinin 5,5 milyar avroyu aştığı tahmin ediliyor ve yayılımı iklim değişikliği ile ilişkilendiriliyor. Son on beş yıldır Avrupa’da yaygın salgınlara neden olan bu bakteri ölümcül Zeytin Hızlı Çöküş Sendromu’na (OQDS) neden oluyor.

Bakterinin Avrupa ve dünyadaki kökenleri

Xylella fastidiosa, Xylella’nın bilinen sadece iki türünden biri; diğeri ise Tayvan adasında Asya armutlarında armut yaprağı yanıklığına neden olan Xylella taiwanensis. Dünya çapında çok fazla hastalığa neden olan Xylella fastidiosa, bitkilerin su taşıma dokularında (ksilem) yaşıyor, ksilem yoluyla bitkiler arasında serbestçe dolaşıyor ve bunu yaparken sürekli çoğalıyor.

Sayıları kritik seviyeye ulaştığında oluşan biyofilm, ksilemleri tıkayarak su stresine ve çinko, demir gibi elementlerin eksikliğine yol açıyor ve bu da patojenin bağlantılı olduğu hastalıklarla ilişkili semptomların çoğuna neden oluyor.

Böyle bir hastalığın ilk raporları, 1892 yılında bilinmeyen bir salgının Kaliforniya’daki yaklaşık 14.000 hektarlık (34.600 dönüm) üzüm bağını yok etmesiyle ortaya çıktı. Bu “Anaheim hastalığı” daha sonra salgını incelemek üzere getirilen bakteriyolog Newton Pierce’ın anısına Pierce hastalığı olarak adlandırıldı. Pierce, hastalığa mikroskobik bir enfeksiyon etkeninin neden olduğunu doğru bir şekilde tahmin etti ancak spesifik etkeni izole edemedi veya tanımlayamadı.

20. yüzyılın büyük bir bölümünde bir virüs olduğu düşünülen X. Fastidiosa, 1973 yılına kadar bir bakteri olarak kabul edilmedi. Bakterinin resmen tanımlanması ve Wells ve arkadaşları tarafından Xylella fastidiosa olarak adlandırılması ise 1987 yılına kadar gerçekleşmedi.

O tarihten bu yana patojen için uygun konakçı olarak 88 botanik familyaya ait 696 bitki türü belirlendi.

Xylella’nın neden olduğu bilinen hastalıklar arasında, Kaliforniya şarapçılık endüstrisinde şu anda tahmini yıllık 104 milyon dolar (92 milyon avro) kayba neden olan yukarıda bahsedilen Pierce hastalığı, zeytin yaprağı yanıklığı ve OQDS bulunuyor.

Yalnızca İtalya’da 2070 yılına kadar toplam ekonomik kaybın 5,6 milyar avroya kadar çıkabileceği vurgulanıyor.

Xylella nasıl yayılır ve son olarak nerede görüldü?

Orta Amerika’ya özgü olan Xylella fastidiosa, Cicadellidae (yaprak zararlısı) ve Cercopidae (tükürük böceği ve kurbağa zararlısı) familyalarından ksilemle beslenen böcekler tarafından konuk bitkiler arasında taşınıyor.

İlkel uçuş yeteneğine sahip bu böcekler, kısa mesafelere (yaklaşık 100 metre) uçabiliyor ancak rüzgarla taşındıklarında çok daha uzun mesafeler kat ettikleri kaydedilmiş. Bakteriyel transferin ayrıca kök aşıları yoluyla yer altında da gerçekleştiği gözlemlenmiş. Uzun mesafeli yayılma çoğunlukla enfekte bitkilerin taşınmasıyla gerçekleşiyor. Patojenin İtalya ve diğer Avrupa ülkelerine bu şekilde taşındığı düşünülüyor.

Ekim 2013’te, Xylella fastidiosa’nın İtalya’nın güneyindeki Puglia bölgesinde zeytin ağaçlarını enfekte ettiği tespit edildi. Bu, bakterinin Avrupa Birliği’nde ilk kez rapor edilişiydi. Hastalık, zeytin veriminde hızlı bir düşüşe neden oldu ve Nisan 2015 itibarıyla Lecce ilinin tamamını ve Puglia’nın diğer bölgelerini etkilemeye başladı.

İtalya’da görülen alt tür, zeytin ağaçlarına ve sıcak iklimlere karşı belirgin bir ilgi gösteren X. fastidiosa subsp. pauca olarak tanımlanmış. Bu alt tür, yıkıcı potansiyeli nedeniyle Amerika Birleşik Devletleri’nde Tarımsal Biyoterörizm Koruma Yasası kapsamında listelenmiş.

İtalya’daki salgınlara yanıt olarak Avrupa Gıda Güvenliği Otoritesi (EFSA), Kasım 2015’te olağanüstü bir bilimsel çalıştay düzenledi. Dünyanın dört bir yanından 100’den fazla bilim insanının katıldığı etkinliğe, patojenle ilgili önemli bilgi boşluklarını tespit etmek ve araştırma önceliklerini tartışmak amacıyla katılım sağlandı.

Aynı ay içerisinde EFSA, Puglia’da devam eden deneylerden yola çıkarak üzüm bağlarının bölgede Xylella’nın olası bir rezervuarı olduğu sonucuna vardı.

Ekim 2015’te patojen, Fransa anakarasındaki Provence-Alpes-Côte d’Azur’a ulaştı ve burada X. fastidiosa subsp. multiplex alt türünün, Güney Afrika’dan getirilen bir bitki türü olan mersin yapraklı süt otu bitkisini enfekte ettiği bulundu.

Ertesi yıl bakteri Korsika ve Almanya’da tespit edildi. 2017’de İspanya’nın Mallorca ve İbiza adalarında, ardından da İspanya anakarasında görüldü.

Xylella o zamandan bu yana İber Yarımadası’ndaki zeytin ağaçlarında ve diğer konukçu bitkilerde, ayrıca Orta Doğu’da Lübnan ve İsrail’de görüldü.

Xylella’nın yayılmasında iklim değişikliğinin rolü

Yapılan kapsamlı araştırmalar, iklim değişikliğinin bitki hastalıkları salgınlarının riskini artırdığını, bunun başlıca nedenlerinin ise sıcaklık ve nemdeki değişiklikler olduğunu gösteriyor. Küresel sıcaklıklar arttıkça, birçok patojenin coğrafi aralığı genişliyor ve daha önce sadece sıcak iklimlerde görülen hastalıklara yeni bölgeler ve bitki türleri maruz kalıyor. Yüksek sıcaklıklar, özellikle yüksek nemle birleştiğinde, genellikle mantar ve bakteri türlerinin çoğalmasına ve yayılmasına elverişli hale geliyor. Ayrıca, daha yüksek minimum sıcaklıklar, organizmaların mevsimsel olarak aktif olduğu dönemi uzatıyor ve kışı atlatıp hayatta kalma yeteneklerini artırıyor. Bu durum sadece patojenler için değil, vektörleri için de geçerli.

Yüksek sıcaklıklar birçok patojene elverişli olmasının yanı sıra, ısı ve su stresi gibi süreçler yoluyla bitkinin doğal savunma mekanizmalarını zayıflatabilir, onları enfeksiyonlara karşı daha savunmasız hale getirebilir ve daha fazla hasar görme ve daha yüksek ölüm oranlarına maruz kalma olasılıklarını artırabilir.

Özellikle Xylella fastidiosa ile ilgili olarak, iklime bağlı yeni bir epidemiyolojik model, hem patojenin hem de birincil vektörü olan Philaenus spumarius’un (çayır kurbağası veya çayır tükürük böceği olarak da bilinir) tercih ettiği iklim koşullarını değerlendirerek, Avrupa topraklarının farklı iklim değişikliği senaryolarındaki hastalığa karşı kırılganlığını analiz etti. Bu böcek, daha önce bakterinin İtalyan zeytinliklerinde yayılmasından sorumlu vektörü olarak tanımlanmıştı.

Çalışmada, küresel ortalama sıcaklık artışının 1,5°C olması durumunda Avrupa’da risk altındaki toplam kara alanının yüzde 0,32’ye, 4°C’lik artışın ise yüzde 1,87’ye çıktığı tespit edildi. Analiz edilen sıcaklık artışları aralığında, 3°C’lik bir dönüm noktası belirlendi. Araştırmacılar, bu eşiğin ötesinde, patojenin Akdeniz bölgesinin kuzeyine yayılma riskinin önemli ölçüde arttığını ve daha önce etkilenmemiş bölgelere hızla yayıldığını tespit ettiler.

Araştırmacılar, 1990’ların ortalarına kadar Akdeniz adaları hariç Avrupa’nın iklim koşullarının bakterinin kıtada yerleşmesini büyük olasılıkla engellediğini ileri sürüyorlar.

Xylella fastidiosa’yı kontrol etme çabaları

Hastalıklı bitkiler için bilinen bir tedavi olmadığından, mevcut kontrol önlemleri önleme ve sınırlamaya odaklanıyor. Yaygın olarak kullanılan en etkili strateji, hem bakteri için rezervuar görevi görebilen enfekte bitki kalıntılarının kapsamlı bir şekilde uzaklaştırılmasını hem de böcek vektör popülasyonlarının kontrol altına alınmasını gerektiriyor.

EFSA, enfekte olduğu bilinen bitki kalıntılarının tamamen kaldırılmasının yanı sıra, tüm hassas bitki türlerinin de kaldırılıp imha edildiği en az 100 metrelik bir “tampon bölge” oluşturulmasını öneriyor. Patojenin virülan yapısı nedeniyle uzmanlar, bu süreçte tüm organik materyallerin çıkarılması ve taşınması sırasında koruyucu önlemlerin alınması gerektiğinin altını çiziyor.

Böcek vektörlerinin kontrol altına alınması süreci de benzer şekilde karmaşık ve yalnızca organizmaların kendilerinin değil, aynı zamanda yaşam alanlarının da ortadan kaldırılmasını gerektiriyor. Bu, bu böceklerin doğası ve çok aşamalı yaşam döngüleri nedeniyle gerekli görülüyor. Örneğin, Philaenus spumarius’un en az 170 konukçu bitkiyle beslendiği ve yumurtadan çıktıktan sonra beş ayrı aşamadan geçtiği bilinmektedir.

Xylella fastidiosa tedavisi ve araştırması

Ekim yöntemlerindeki değişiklikler, bakteri öldürücü uygulamalar ve konakçının fizyolojik durumunu iyileştirmeyi amaçlayan müdahalelerin kombinasyonları, hastalık gelişimini etkilemede, hatta hasadın yeniden başlamasına olanak sağlamada umut verici sonuçlar göstermiş. Ancak bugüne kadar hiçbiri, enfekte bir bitkideki patojeni yok etmede başarılı olamamış.

Xylella’nın karantina statüsü, özellikle AB içinde, tedavi yöntemlerine yönelik araştırmaları ciddi şekilde kısıtlıyor. Diğer AB kısıtlamaları arasında bitki koruma amaçlı antibiyotik kullanımının yasaklanması da yer alıyor. Bu nedenle araştırma alanları coğrafi bölgeden coğrafi bölgeye farklılık gösteriyor.

Bitkilerde antibiyotik kullanımının yetkilendirildiği ABD’de, Pierce hastalığının yaprak tedavisinde oksitetrasiklin, tetrasiklin ve streptomisin gibi antibiyotiklerin ve Amerikan karaağacında Xylella kaynaklı yaprak yanıklığının tedavisinde oksitetrasiklin mikro enjeksiyonunun denemelerinden elde edilen bilgiler mevcut. Ancak bu tür denemeler semptomların gerilediğini gösterse de hiçbiri enfeksiyonu ortadan kaldırmada başarılı olamamış ve tedavi durdurulduktan sonra semptomlar geri dönmüş.

Avrupa Birliği’nin Ufuk 2020 araştırma ve inovasyon programı kapsamında 2020 yılında başlatılan Biyobazlı Endüstriler Ortak Girişimi (BBI-JU) İnovasyon Eylemi olan Biovexo Projesi, Avrupa’da oldukça önemli bir girişim. BIOVEXO, zeytin yetiştiriciliğinde Xylella ile mücadeleyi hedefleyen, çevre dostu iki ana biyopestisit sınıfı geliştiriyor: Patojeni doğrudan hedef alan “X-biyopestisitleri” ve patojenin birincil bulaşma vektörü olarak hareket eden tükürük böceklerini hedef alan “V-biyopestisitleri”. Denenen bileşen maddeler ise bakteri suşları, mikrobiyal bir metabolit, bitki özleri ve entomopatojenik bir mantar.

Brezilya’da yapılan yeni bir araştırma, yeni bir yaklaşımla, parasetamol doz aşımını tedavi etmek ve zatürre ve bronşit gibi insanlardaki kalın mukusu gevşetmek için kullanılan yaygın bir mukolitik ilaç olan N-asetilsisteini içeriyor. Sorumlu mekanizmalar henüz tam olarak anlaşılmamış olsa da ilk sonuçlar ilacın bitkilee hidroponik veya sulama yoluyla uygulandığında bakteriyel biyofilmleri bozmada etkili olduğunu göstermiş.

Biyofilmlerin bakterileri antimikrobiyal tedavilere karşı korumada ve nihayetinde bakteriyel dirence yol açmada oynadığı rol göz önüne alındığında, koruyucu biyofilm matrisinin parçalanmasının Xylella bakterisini doğrudan hedef alan tedavilerin etkinliğini önemli ölçüde artırabileceği için bu araştırma alanı başarıya ulaşabilir.