Ένας θανατηφόρος μύκητας καφέ 70 ετών έχει αναζωογονηθεί από τους επιστήμονες – εδώ γιατί

Οι ερευνητές επανενεργοποίησαν δείγματα του μύκητα που προκαλούν τον καφέ να μάθει πώς εξελίχθηκε η ασθένεια και πώς μπορούσε να προληφθεί η εξάπλωσή της.

Η ασθένεια του καφέ προκαλείται από έναν μύκητα που έχει οδηγήσει σε καταστροφικό ξέσπασμα από τη δεκαετία του 1920 στην υποσαχάρια Αφρική και επί του παρόντος επηρεάζει δύο από τους πιο δημοφιλείς καφέ της Αφρικής: την Arabica και τη Robusta.

Η νέα έρευνα δείχνει ότι ο μύκητας πιθανώς ενίσχυσε την ικανότητά του να μολύνει φυτά καφέ λαμβάνοντας γονίδια από έναν στενά συνδεδεμένο μύκητα, ο οποίος προκαλεί ασθένεια μαρασμού σε ένα ευρύ φάσμα καλλιεργειών, συμπεριλαμβανομένης της νόσου του Παναμά στις μπανάνες.

Οι ερευνητές λένε ότι αυτή η γνώση θα μπορούσε να βοηθήσει τους αγρότες να μειώσουν τον κίνδυνο εμφάνισης νέων στελεχών της νόσου, για παράδειγμα μη φυτεύοντας καφέ με άλλες καλλιέργειες ή αποτρέποντας τη συσσώρευση καταλοίπων φυτών που μπορούν να φιλοξενήσουν σχετικούς μύκητες.

βιώσιμες λύσεις

ερευνητική ομάδα από Imperial University of London, Ο Το πανεπιστήμιο της Οξφόρδης, και το μη κερδοσκοπικό γεωργικό CABI, λένε επίσης ότι η μελέτη ιστορικών δειγμάτων στη συλλογή καλλιέργειας CABI μπορεί να παράσχει πληθώρα πληροφοριών σχετικά με το πώς αναπτύσσονται οι ασθένειες των καλλιεργειών και βρίσκουν νέους, βιώσιμους τρόπους για την καταπολέμησή τους. Η μελέτη δημοσιεύθηκε σήμερα στις Γονιδιωματική BMC.

Η πρώτη συγγραφέας της μελέτης, Lily Beck, διδάσκει Επιστήμη και Λύσεις για μια διδακτορική κατάρτιση σε έναν πλανήτη που αλλάζει στο Grantham Institute και το Τμήμα Επιστημών Ζωής στο Imperial. Είπε: «Η χρήση αυξανόμενων ποσοτήτων χημικών και μυκητοκτόνων για την καταπολέμηση των αναδυόμενων καλλιεργειών δεν είναι ούτε βιώσιμη ούτε προσιτή για πολλούς αγρότες.

“Αν αντ ‘αυτού μπορούμε να καταλάβουμε πώς εξελίσσονται νέοι τύποι ασθενειών, μπορούμε να παρέχουμε στους αγρότες τη γνώση που χρειάζονται για να μειώσουν τον κίνδυνο εμφάνισης νέων ασθενειών.”

Ειδικά στελέχη καφέ

Η ομάδα αναζωογόνησε τα ψυγμένα δείγματα των μυκήτων που προκαλούν τη νόσο του καφέ. Υπήρξαν δύο σοβαρά κρούσματα της νόσου, στις δεκαετίες του 1920 και του 1950 και μεταξύ της δεκαετίας του 1990, και συνεχίζει να προκαλεί βλάβη.

Για παράδειγμα, το 2011, 55.000 δέντρα καφέ Robusta σκοτώθηκαν από μαρασμό στην Τανζανία, καταστρέφοντας 160 τρισ. Καφέδες στη διαδικασία – το ισοδύναμο των περισσότερων από 22 εκατομμύρια φλιτζάνια καφέ.

Ένα φυτό καφέ σκοτώθηκε από ασθένεια μαρασμού καφέ. πίστωση: kaby

Στην αρχή της επιδημίας στη δεκαετία του 1920, η ασθένεια μαρασμού του καφέ μολύνει ένα ευρύ φάσμα ποικιλιών καφέ και τελικά τέθηκε υπό έλεγχο τη δεκαετία του 1950 μέσω πρακτικών διαχείρισης όπως καύση μολυσμένων δέντρων, αναζήτηση φυσικής αντίστασης στον καφέ και προγράμματα αναπαραγωγής που Περισσότερο. Ανθεκτικές φυτικές ποικιλίες.

Ωστόσο, η ασθένεια επανεμφανίστηκε στη δεκαετία του 1970 και εξαπλώθηκε ευρέως κατά τη δεκαετία του 1990 και στη δεκαετία του 2000. Έχουν εντοπιστεί δύο ξεχωριστές ομάδες ασθενειών που καθεμία μολύνουν συγκεκριμένους τύπους καφέ: η μία μολύνει καφέ Arabica στην Αιθιοπία και η άλλη μολύνει καφέ robusta στην Ανατολική και Κεντρική Αφρική. Η ομάδα ήθελε να διερευνήσει πώς προέκυψαν τα δύο στελέχη.

Ανταλλαγή γονιδίων

Σε ένα εργαστήριο ασφαλούς CABI, ξυπνούσαν δύο στελέχη από την αρχική επιδημία, συλλέχθηκαν στη δεκαετία του 1950 και κατατέθηκαν στη συλλογή CABI, και δύο από τα δύο ειδικά για τον καφέ μυκητιακά στελέχη, τα πιο πρόσφατα από το 2003. Τότε το έκαναν. Αλληλούχησε και εξέτασε τα γονιδιώματα των μυκήτων DNA Για αποδείξεις αλλαγών που θα μπορούσαν να τους βοηθήσουν να χτυπήσουν αυτούς τους συγκεκριμένους καφέδες.

Ανακάλυψαν ότι νεότεροι, διαφορετικοί μύκητες έχουν μεγαλύτερα γονιδιώματα από τα προηγούμενα στελέχη, και εντόπισαν γονίδια που μπορούν να βοηθήσουν τους μύκητες να ξεπεράσουν την άμυνα των φυτών και να επιβιώσουν μέσα στα φυτά για να προκαλέσουν ασθένειες.

Αυτά τα γονίδια βρίσκονται επίσης πολύ παρόμοια με εκείνα ενός διαφορετικού στενά συνδεδεμένου μανιταριού που επηρεάζει περισσότερες από 120 διαφορετικές καλλιέργειες, συμπεριλαμβανομένων των μπανανών στην υποσαχάρια Αφρική, προκαλώντας τη νόσο του Παναμά, η οποία σήμερα καταστρέφει τα πιο κοινά είδη σήμερα, την μπανάνα Cavendish. . .

Ενώ τα στελέχη αυτού του μύκητα που μολύνουν την μπανάνα είναι γνωστό ότι είναι σε θέση να ανταλλάξουν γονίδια, προσδίδοντας την ικανότητα να μολύνουν νέες ποικιλίες, η πιθανή μεταφορά των γονιδίων τους σε διαφορετικούς τύπους μυκήτων δεν έχει φανεί πριν.

Ωστόσο, η ομάδα σημείωσε ότι τα δύο είδη ζουν μερικές φορές πολύ κοντά στις ρίζες των φυτών καφέ και μπανάνας, οπότε είναι πιθανό ότι ο μύκητας του καφέ απέκτησε αυτά τα ευεργετικά γονίδια από τον φυσικό γείτονά του με βάση την μπανάνα.

Ο καφές και οι μπανάνες καλλιεργούνται συχνά μαζί, καθώς τα φυτά καφέ μοιάζουν με τη σκιά που προσφέρουν τα ψηλότερα φυτά μπανάνας. Οι ερευνητές λένε ότι η μελέτη τους θα μπορούσε να υποδηλώσει ότι η μη φύτευση καλλιεργειών με στενά συνδεδεμένες ασθένειες, όπως οι μπανάνες και ο καφές, θα μπορούσε να μειώσει την πιθανότητα εμφάνισης νέων στελεχών του μύκητα που σκοτώνει τον καφέ.

την εξέλιξη των εστιών

Οι ερευνητές χρησιμοποιούν τώρα τα ανασυσταθέντα στελέχη για να μολύνουν τα φυτά καφέ στο εργαστήριο, προκειμένου να μελετήσουν ακριβώς πώς ο μύκητας μολύνει το φυτό, το οποίο μπορεί να παρέχει άλλους τρόπους για την πρόληψη της εξάπλωσης της νόσου.

Οι ιδέες μπορούν επίσης να εφαρμοστούν σε φυτά διαφορετικών καλλιεργειών, όπου άλλα στενά συνδεδεμένα παθογόνα φυτών μπορούν να κάνουν παρόμοια άλματα, προκαλώντας νέες ασθένειες. Έχοντας δείξει την αξία της εξέτασης ιστορικών δειγμάτων για ασθένειες των φυτών, η ομάδα σχεδιάζει να επαναλάβει τη μελέτη με άλλες ασθένειες που έχουν αποθηκευτεί στη συλλογή CABI, η οποία φιλοξενεί 30.000 δείγματα που συλλέχθηκαν από όλο τον κόσμο τα τελευταία 100 χρόνια.

Ο επικεφαλής ερευνητής καθηγητής Timothy Baraklough, από το Τμήμα Ζωολογίας στην Οξφόρδη και το Τμήμα Επιστημών Ζωής στο Imperial, δήλωσε: «Η ιστορική προσέγγιση μας δείχνει τι συμβαίνει με τα φυτά παθογόνων πριν και μετά από μια νέα εστία νόσου. Στη συνέχεια μπορούμε να μελετήσουμε τους μηχανισμούς εξέλιξη και βελτίωση των προβλέψεων σχετικά με το πώς θα εμφανιστούν παρόμοιες επιδημίες στο μέλλον.

“Στόχος μας είναι να επαναλάβουμε αυτήν τη μελέτη πολλών παθογόνων φυτών και τελικά να δημιουργήσουμε ένα” βιβλίο κανόνων “για το πώς εξελίσσεται η παθογένεια, βοηθώντας μας να αποτρέψουμε μελλοντικά κρούσματα όπου είναι δυνατόν.”

Παραπομπή: «Η ιστορική γονιδιωματική αποκαλύπτει εξελικτικούς μηχανισμούς πίσω από πολλαπλά κρούσματα της ασθένειας ξενυρίτιδας καφέ ξενιστή Fusarium xylarioides» των Lily de Beek, Robin W. Noel, Julie Flood, Matthew Ryan και Timothy J. Baraclaw, 4 Ιουνίου 2021 και Γονιδιωματική BMC.
DOI: 10.1186 / s12864-021-07700-4