מבוא ואפיון הפתוגן
מחלת פירס בגפנים (Pierce's Disease) היא אחת המחלות הקשות והמאיימות ביותר על ענף הגפן ותעשיית היין העולמית והמקומית. גורם המחלה הוא החיידק גרם-שלילי הנקרא Xylella fastidiosa (קסיללה פסטידיוסה). החיידק קסיללה פסטידיוסה מועבר בין צמחים על ידי חרקים מוצצי עצה (קסילם, צינורות הובלת המים) בעת ההזנה מהצמח.
מנגנון גרימת המחלה מבוסס על התרבות החיידק בתוך צינורות העצה ויצירת ביופילם (רובד חיידקי). החסימה הפיזית של הצינורות הנגרמת כתוצאה מההדבקה בחיידק יכולה להוביל לשיבוש מונעת מעבר תקין של מים ומומסים מהשורש אל חלקי הצמח העליונים, דבר המוביל בסופו של דבר להתייבשות עלים, ענפים ואף תמותה של הגפן. לחיידק טווח פונדקאים רחב במיוחד, הכולל למעלה מ-600 מיני צמחים שונים.
מחלות מרכזיות הנגרמות על ידי הפתוגן בעולם
- מחלת פירס בגפנים (Pierce’s Disease): נפוצה בעיקר בארצות הברית (ובפרט בקליפורניה), אך כיום נמצאת גם באירופה ובמזרח התיכון.
- כלורוזה מגוונת בהדרים (CVC): מחלה הדר נפוצה בעיקר בדרום אמריקה (ברזיל).
- צריבת עלים בשקדים (Almond Leaf Scorch): פוגעת במטעי שקדים, נפוצה בארה"ב, אירופה והמזרח התיכון.
היסטוריה ותפוצה גלובלית
מחלת פירס תוארה לראשונה בסוף המאה ה-19 בצפון אמריקה על ידי החוקר ניוטון פירס (Newton Pierce). המחקר המדעי המודרני והמשמעותי אודות האפידמיולוגיה והביולוגיה של הקסיללה החל בשנות ה-70 של המאה ה-20, בהובלתו של פרופ' אלכסנדר "סנדי" פורסל (Alexander Purcell).
בעוד שבעבר נחשבה המחלה לבעיה של החוף המערבי בארה"ב, בשנים האחרונות נרשמה התפשטות גיאוגרפית רחבה לאזורים נוספים בארה"ב (טקסס, וירג'יניה, ג'ורג'יה) ואף לקנדה. מחוץ ליבשת אמריקה, הפתוגן חדר לאירופה ודווח בספרד, איטליה, צרפת וכן בישראל.
לפי מחקרים כלכליים בארה"ב, מחלת פירס מהווה איום ישיר על תעשייה המגלגלת מעל 3 מיליארד דולר בשנה בקליפורניה לבדה. עלות הנזקים והטיפול במחלה מוערכת בכ-104.4 מיליון דולר בשנה.
התמודדות עם המחלה והמחקר בישראל
ההתמודדות המסורתית עם המחלה מבוססת על מספר זרועות: עקירה והשמדה של גפנים נגועות, ריסוסים כימיים נגד חרקים המשמשים כווקטורים של החיידק (בעיקר ציקדות), שימוש קפדני בחומר ריבוי נקי ומאושר, וטיפול בעשבייה המהווה פונדקאית חלופית לווקטורים באזורי הגידול.
בישראל, המחקר מתרכז בהבנת הביולוגיה והאפידמיולוגיה המקומית כדי לפתח גישות להתמודדות עם המחלה:
- איתור הווקטורים המקומיים ולימוד מחזור חייהם.
- אפיון מחזור החיידק בתוך הגפן לאורך עונות השנה.
- הבנת תנאי הרכישה של החיידק על ידי החרק והעברתו מצמח לצמח.
- מעקב אחר פיזור המחלה במרחב הכרם.
- חקר תופעת "הבראת החורף" (Overwinter Recovery).
פגיעה ביבול בגפנים בישראל: השוואה בין משקל אשכולות (פאנל עליון) לבין מספר אשכולות (פאנל תחתון) בגפנים בריאות (Healthy) לבין גפנים נגועות שהראו תסמינים למשך עונה אחת (Symp 1) וגפנים נגועות שהראו תסמינים למשך שתי עונות או יותר (Symp 2). אותיות באנגלית מעל לכל טיפול מעידות על מובהקות סטטיסטית (A נבדל מ-B).
מחזור המחלה השנתי (ע"פ הדינמיקה העונתית של הגפן)
- אביב-קיץ: גפנים נגועות בחיידק מתעוררות, והחיידק נודד מהרקמות המעוצות אל השריגים המתפתחים ומאכלס אותם. בתחילה לא נראים תסמיני מחלה, לקראת שיא הקיץ (יולי-אוגוסט) שכיחות וריכוז החיידק בעלים עולים ומופיעים תסמינים ראשוניים (צריבות עלים, הצטמקות ענבים, התעצות לא אחידה של שריגים ועוד).
- סתיו: עם ירידת הטמפרטורות, העלים מזדקנים. חלק ניכר מהחיידקים שנמצאים בעלים אובדים עם הנשירה, וחלק נשמרים בזמורות ובזרועות/גזע של הגפן.
- חורף: טמפרטורות קרות ואירועי קפיאה יכולים לפגוע בחיידק הרגיש לקור. חיידקים שנמצאים בתוך רקמת העץ המעוצה יכולים לשרוד.
- גיזום בתרדמה (Dormant Season Pruning): גיזום קצר (Spur pruning) מסיר את רקמות הזמורות הנגועות, ובכך מפחית את העומס החיידקי הכולל (Bacterial load) בגפן לקראת העונה הבאה.
דינמיקת המחלה בגפן ותופעת הבראת החורף
אחד המנגנונים המרתקים באפידמיולוגיה של מחלת פירס הוא היכולת של הגפן לעבור תהליך של "הבראת חורף" – קרי, היעלמות של תסמיני המחלה והפתוגן עצמו מהרקמות לאחר תקופת תרדמת החורף. בעוד התופעה עצמה מתועדת בספרות פעמים רבות, המנגנונים המבקרים אותה אינם ידועים כלל.
בתום החורף, גפנים שהיו נגועות בעונה הקודמת יכולות להישאר נגועות כפי שתואר לעיל ואז מתייחסים להדבקה כהדבקה כרונית (Chronic Infection), או לחילופין, גפנים נגועות יכולות להתגבר על המחלה בתום תקופת התרדמה ולהוביל להבראה מלאה (Recovered Vine).
הגורמים המשפיעים על איזה מן האפשרויות תתקיים כוללים: עומס חיידקי, טמפרטורת החורף (חורף קר מעודד הבראה), מועד האילוח (אילוח מאוחר מקשה על החיידק להתבסס בעץ המעוצה), רגישות הזן ומידת האגרסיביות של הפתוגן.
ניסוי הבראה מבוקר בישראל
כדי לבחון האם הבראה כזו מתרחשת בתנאי האקלים של ישראל, הועמד ניסוי מקיף שבחן את ההיפותזה כי קיומה של ההבראה תלוי בשלושה גורמים מרכזיים: זן הגפן, מועד האילוח והמיקום הגיאוגרפי (תנאי האקלים בתרדמה).
מערך הניסוי
- צמחים: הניסוי כלל כ-400 שתילים מהזן קברנה סובניון מהזן שרדונה.
- אילוח: בוצע אילוח מלאכותי מכוון באמצעות תרבית חיידקי קסיללה בארבעה מועדים שונים לאורך עונת הצמיחה (ממאי ועד אוקטובר).
- הערכת מדדים: קביעת שכיחות הנגיעות במבחן מולקולרי וחומרת התסמינים (כגון צריבות עלים (Leaf Scorch) והצטמקות ענבים (Shrivelled Berries)).
- חשיפה לקור: עם הכניסה לתרדמה, מחצית מהשתילים הנגועים ומשתילי הביקורת הועברו לחוות מתתיהו (גליל עליון), בעוד המחצית השנייה נותרה בתנאי מישור החוף (מכון וולקני).
- התעוררות ומעקב: הצמחים נגזמו וחזרו כולם למכון וולקני למעקב רב-עונתי אחר ביטוי התסמינים ונוכחות הפתוגן בגפן.
תוצאות
מהתוצאות עולה כי ככל שמועד ההדבקה היה מאוחר יותר, כך שכיחות הגפנים שהבריאו מהמחלה היה גבוה יותר. לדוגמה, 100% מצמחים שאולחו בסוף ספטמבר, ונדבקו במחלה, הבריאו ממנה בעונה שאחרי.
מאידך, ככל שתסמיני המחלה היו חמורים יותר, כך הסבירות להבראה מהמחלה הייתה נמוכה יותר.
למיקום בו הצמחים עברו את תקופת התרדמה (גליל עליון או בית דגן), לא נמצאה השפעה מובהקת על שכיחות ההבראה של הצמחים. כמו כן, שכיחות ההבראה בזנים הנבדקים הייתה דומה והם לא נבדלו זה מזה בתכונה זו.
תוצאות אלו מעידות שגפנים שהודבקו בתקופת הסתיו בסבירות גבוהה יחלימו מן המחלה בעונה העוקבת. לעומת זאת, בגפנים שיודבקו מוקדם בעונה, בחודשים מאי-יוני, סביר שתתפתח הדבקה כרונית שתימשך גם לעונות הבאות.
יחד עם זאת, חשוב לזכור שהניסוי בוצע בתנאים לא מסחריים, וכי יש לבדוק את נכונות הממצאים הללו גם בניסוי בכרם.
סיכום וכיווני מחקר עתידיים
המחקר הנוכחי פותח צוהר להבנת חלון ההדבקה הקריטי בכרם ומציג שאלות פתוחות רבות המשמשות בסיס להמשך המחקר:
- חלון ההדבקה והווקטורים: מתי מתרחשת עיקר ההדבקה בכרם? מתי מתקיימת רכישת החיידק על ידי הציקדות ומאילו צמחים? האם הווקטור מסוגל לשרוד את החורף הישראלי כבוגר?
- עיכוב הפתוגן באמצעות ננו-טכנולוגיה: פיתוח גישה חדשנית בשיתוף פרופ' דן פאר, העושה שימוש בננו-חלקיקים ייעודיים שמטרתם לפגוע ישירות בחיידק בתוך צינורות ההובלה במהלך עונת הגידול.
- השראת עמידות גנטית ופיזיולוגית: ניסויים בשיתוף "גדות-אגרו" שמטרתם לשפעל את מנגנוני העמידות הטבעיים של הצמח כדי לעודד הבראה עצמית.
- סריקת זנים עמידים: ניסוי סריקה נרחב בשיתוף פרופ' שיבי דרורי וד"ר הלל ברוקנטל, הבוחן אוסף גדול של זני גפן מקומיים במטרה לאתר מקורות עמידות גנטית למחלת פירס, אשר יוכלו לשמש את ענף היין בעתיד.
תסמיני קסיללה בגפן
