Μύκητας 70 ετών που σκοτώνει τον καφέ επανήλθε στη ζωή για να καταπολεμήσει την ασθένεια

Μύκητας 70 ετών που σκοτώνει τον καφέ επανήλθε στη ζωή για να καταπολεμήσει την ασθένεια
Μύκητας 70 ετών που σκοτώνει τον καφέ επανήλθε στη ζωή για να καταπολεμήσει την ασθένεια
Anonim

Ερευνητές αναζωογόνησαν δείγματα ενός μύκητα που προκαλεί μαρασμό του καφέ για να ανακαλύψουν πώς εξελίχθηκε η ασθένεια και πώς μπορεί να αποτραπεί η εξάπλωσή της.

Η νόσος του καφέ προκαλείται από έναν μύκητα που οδήγησε σε καταστροφικά ξεσπάσματα από τη δεκαετία του 1920 στην υποσαχάρια Αφρική και επηρεάζει επί του παρόντος δύο από τις πιο δημοφιλείς ποικιλίες καφέ της Αφρικής: Arabica και Robusta.

Η νέα έρευνα δείχνει ότι ο μύκητας πιθανότατα ενίσχυσε την ικανότητά του να μολύνει τα φυτά του καφέ αποκτώντας γονίδια από έναν στενά συγγενικό 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 ασθενειών, για παράδειγμα μη φυτεύοντας καφέ μαζί με άλλες καλλιέργειες ή αποτρέποντας τη συσσώρευση φυτικών υπολειμμάτων που θα μπορούσαν να φιλοξενήσουν τον σχετικό μύκητα.

Η ερευνητική ομάδα, από το Imperial College του Λονδίνου, το Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης και το γεωργικό μη κερδοσκοπικό CABI, λέει επίσης ότι η μελέτη ιστορικών δειγμάτων στη συλλογή πολιτισμών της CABI θα μπορούσε να προσφέρει πληθώρα γνώσεων για το πώς εξελίσσονται οι ασθένειες των καλλιεργειών και να βρουν νέους, βιώσιμους τρόπους για την καταπολέμησή τους. Η μελέτη δημοσιεύεται σήμερα στο BMC Genomics.

Η πρώτη συγγραφέας της μελέτης Lily Peck μελετά την Επιστήμη και τις Λύσεις για έναν Μεταβαλλόμενο Πλανήτη Διδακτορική Εκπαίδευση Συνεργασία στο Ινστιτούτο Grantham και στο Τμήμα Επιστημών Ζωής στο Imperial. Είπε: «Η χρήση ολοένα μεγαλύτερου όγκου χημικών και μυκητοκτόνων για την καταπολέμηση των αναδυόμενων ασθενειών των καλλιεργειών δεν είναι ούτε βιώσιμη ούτε προσιτή για πολλούς καλλιεργητές.

"Αν μπορούμε αντ' αυτού να κατανοήσουμε πώς εξελίσσονται νέοι τύποι ασθενειών, μπορούμε να δώσουμε στους καλλιεργητές τη γνώση που χρειάζονται για να μειώσουν τον κίνδυνο εμφάνισης νέων ασθενειών στην πρώτη θέση."

Η ομάδα αναζωογόνησε κρυογονικά κατεψυγμένα δείγματα του μύκητα που προκαλεί τη νόσο του καφέ. Υπήρξαν δύο σοβαρές εστίες της νόσου, τη δεκαετία του 1920-1950 και μεταξύ του 1990-2000, και εξακολουθεί να προκαλεί βλάβες. Για παράδειγμα, το 2011, 55.000 δέντρα καφέ Robusta σκοτώθηκαν από μαρασμό στην Τανζανία, καταστρέφοντας 160 τόνους καφέ κατά τη διαδικασία - ισοδύναμο με πάνω από 22 εκατομμύρια φλιτζάνια καφέ.

Στο ξέσπασμα της επιδημίας που ξεκίνησε τη δεκαετία του 1920, η νόσος του καφέ μόλυνε ένα ευρύ φάσμα ποικιλιών καφέ και τελικά τέθηκε υπό έλεγχο τη δεκαετία του 1950 με πρακτικές διαχείρισης όπως το κάψιμο μολυσμένων δέντρων, η αναζήτηση φυσικής αντοχής στον καφέ και η αναπαραγωγή προγράμματα που επιλέχθηκαν για πιο ανθεκτικές ποικιλίες φυτών.

Ωστόσο, η ασθένεια επανεμφανίστηκε τη δεκαετία του 1970 και εξαπλώθηκε εκτενώς στη δεκαετία 1990-2000. Έχουν εντοπιστεί δύο διαφορετικοί πληθυσμοί ασθενειών με τον καθένα να μολύνει μόνο συγκεκριμένους τύπους καφέ: ο ένας μολύνει τον καφέ Arabica στην Αιθιοπία και ο άλλος τον καφέ Robusta στην ανατολική και κεντρική Αφρική. Η ομάδα ήθελε να διερευνήσει πώς είχαν εμφανιστεί τα δύο στελέχη.

Σε ένα ασφαλές εργαστήριο στο CABI, ξύπνησαν ξανά δύο στελέχη από το αρχικό ξέσπασμα, που συλλέχθηκαν τη δεκαετία του 1950 και κατατέθηκαν στη συλλογή του CABI, και δύο στελέχη το καθένα από τα δύο στελέχη μυκήτων ειδικά για καφέ, με το πιο πρόσφατο από το 2003. Στη συνέχεια ανέλυσαν την αλληλουχία των γονιδιωμάτων των μυκήτων και εξέτασαν το DNA τους για ενδείξεις αλλαγών που θα μπορούσαν να τους είχαν βοηθήσει να μολύνουν αυτές τις συγκεκριμένες ποικιλίες καφέ.

Ανακάλυψαν ότι οι νεότεροι, ειδικοί για την ποικιλία μύκητες έχουν μεγαλύτερα γονιδιώματα από τα προηγούμενα στελέχη και εντόπισαν γονίδια που θα μπορούσαν να βοηθήσουν τους μύκητες να ξεπεράσουν την άμυνα των φυτών και να επιβιώσουν μέσα στα φυτά για να πυροδοτήσουν ασθένειες.

Αυτά τα γονίδια βρέθηκαν επίσης να είναι πολύ παρόμοια με εκείνα που βρίσκονται σε έναν διαφορετικό, στενά συγγενή μύκητα που επηρεάζει περισσότερες από 120 διαφορετικές καλλιέργειες, συμπεριλαμβανομένων των μπανανών στην υποσαχάρια Αφρική, προκαλώντας την ασθένεια του Παναμά, η οποία σήμερα καταστρέφει τον πιο δημοφιλή σήμερα ποικιλία, η μπανάνα Cavendish.

Ενώ τα στελέχη αυτού του μύκητα που μολύνει τις μπανάνα είναι γνωστό ότι μπορούν να ανταλλάσσουν γονίδια, προσδίδοντας την ικανότητα να μολύνουν νέες ποικιλίες, η πιθανή μεταφορά των γονιδίων τους σε διαφορετικό είδος μυκήτων δεν έχει παρατηρηθεί στο παρελθόν. Ωστόσο, η ομάδα σημειώνει ότι τα δύο είδη ζουν μερικές φορές σε κοντινή απόσταση στις ρίζες των φυτών του καφέ και της μπανάνας, και έτσι είναι πιθανό ότι ο μύκητας του καφέ κέρδισε αυτά τα πλεονεκτικά γονίδια από τον γείτονά του που συνήθως βασίζεται στην μπανάνα.

Ο καφές και οι μπανάνες συχνά καλλιεργούνται μαζί, καθώς στα φυτά του καφέ αρέσει η σκιά που παρέχουν τα ψηλότερα φυτά μπανάνας. Οι ερευνητές λένε ότι η μελέτη τους θα μπορούσε να υποδείξει ότι το να μην καλλιεργούν μαζί καλλιέργειες με στενά συγγενείς ασθένειες, όπως η μπανάνα και ο καφές, θα μπορούσε να μειώσει την πιθανότητα ανάπτυξης νέων στελεχών μυκήτων που σκοτώνουν τον καφέ.

Οι ερευνητές χρησιμοποιούν τώρα τα αναζωογονημένα στελέχη για να μολύνουν φυτά καφέ στο εργαστήριο, προκειμένου να μελετήσουν ακριβώς πώς ο μύκητας μολύνει το φυτό, παρέχοντας πιθανώς άλλους τρόπους πρόληψης της νόσου.

Οι πληροφορίες θα μπορούσαν επίσης να εφαρμοστούν σε διαφορετικά φυτά καλλιεργειών, όπου άλλα στενά συνδεδεμένα φυτικά παθογόνα θα μπορούσαν να κάνουν παρόμοια άλματα, προκαλώντας την εμφάνιση νέων ασθενειών. Έχοντας δείξει την αξία της εξέτασης ιστορικών δειγμάτων φυτικών ασθενειών, η ομάδα σχεδιάζει να επαναλάβει τη μελέτη με άλλες ασθένειες που είναι αποθηκευμένες στη συλλογή της CABI, η οποία φιλοξενεί 30.000 δείγματα που συλλέχθηκαν από όλο τον κόσμο τα τελευταία 100 χρόνια.

Ο επικεφαλής ερευνητής καθηγητής Timothy Barraclough, από το Τμήμα Ζωολογίας της Οξφόρδης και το Τμήμα Επιστημών Ζωής στο Imperial, δήλωσε: «Η ιστορική προσέγγιση μας δείχνει τι συμβαίνει σε ένα φυτικό παθογόνο πριν και μετά την εμφάνιση μιας νέας εστίας ασθένειας Στη συνέχεια, μπορούμε να μελετήσουμε τους μηχανισμούς της εξέλιξης και να βελτιώσουμε τις προβλέψεις για το πώς θα μπορούσαν να συμβούν παρόμοια κρούσματα στο μέλλον.

"Στόχος μας είναι να επαναλάβουμε αυτήν τη μελέτη για πολλά παθογόνα φυτών, συντάσσοντας τελικά ένα "βιβλίο κανόνων" για το πώς εξελίσσεται η παθογένεια, βοηθώντας μας να αποτρέψουμε μελλοντικές επιδημίες όπου είναι δυνατόν."

Δημοφιλές θέμα