Czy wiesz, że banany, które jesz dzisiaj, to nie ten sam typjak te, które ludzie jedli kilka pokoleń temu? Banan, którego mogłeś jeść na śniadanie dzisiaj, to odmiana o nazwie Cavendish banana, podczas gdy ten, który był w sklepach spożywczych do lat 50., to odmiana o nazwie Gros Michel, która została wyniszczona przez chorobę zwaną Fusarium więdnięcie bananów, lub FWB.

FWB Gros Michel został spowodowany przez Fusarium oxysporum wyścig 1grzybiczy patogen, który atakuje banany. Ta infekcja grzybicza zabija roślinę, zajmując jej układ naczyniowy, blokując transport wody i minerałów.

Biolodzy roślin opracowali Fusarium-odporna odmiana Cavendish, która zastąpi Gros Michel. Jednak w ciągu ostatnich kilku dekad nastąpił ponowny wzrost FWB spowodowany przez inny szczep tego samego grzyba zwany rasa tropikalna 4 lub TR4po raz kolejny zagraża światowej produkcji bananów.

Jak to było? Fusarium oxysporum uzyskać zdolność pokonywania oporu i zarażania tak wielu różnych roślin?

Dwuczęściowy genom F. oksysporum

Jestem genomikiem który spędził ostatnią dekadę studiując ewolucja genetyczna Fusarium oxysporumJako kompleks gatunkowy, F. oksysporum może powodować choroby więdnięcia i zgnilizny korzeni ponad 120 gatunków roślin. Niektóre szczepy mogą również zarażać ludzi.

W 2010 roku moje laboratorium odkrył, że każdy F. oksysporum genom może być podzielony na dwie części:rdzeń genomu wspólny dla wszystkich szczepów, który koduje podstawowe funkcje gospodarcze, oraz dodatkowy genom, różniący się w zależności od szczepu, który koduje wyspecjalizowane funkcje, takie jak zdolność do zakażania konkretnej rośliny żywicielskiej.

Każdy gatunek rośliny ma wyrafinowaną odpowiedź immunologiczną, która chroni przed inwazją drobnoustrojów. Tak więc, aby wywołać infekcję, każdy F. oksysporum szczep wykorzystuje swój dodatkowy genom do tłumienia unikalnego systemu obronnego rośliny. Ta funkcjonalna kompartmentalizacja pozwala F. oksysporum aby znacznie zwiększyć liczbę żywicieli.

W naszych niedawno opublikowanych badaniach mój zespół i współpracownicy z Chin i Republiki Południowej Afryki odkryli, że szczep TR4, który zabija banany Cavendish, ma różne pochodzenie ewolucyjne i różne sekwencje w jego genomie dodatkowym w porównaniu ze szczepem, który zabił banany Gros Michel.

Analizując interfejs, na którym szczep TR4 walczy ze swoim gospodarzem bananem Cavendish, odkryliśmy, że niektóre z jego aktywowanych genów dodatkowych uwalniać tlenek azotugaz szkodliwy dla banana Cavendish. Ten nagły wybuch toksycznych gazów ułatwia infekcję poprzez rozbrojenie systemu obronnego rośliny. Jednocześnie grzyb chroni się poprzez zwiększenie produkcji substancji chemicznych, które detoksykują tlenek azotu.

Zwiększanie różnorodności bananów

Śledząc globalne rozprzestrzenianie się tej nowej wersji Fusarium oxysporumzdaliśmy sobie sprawę, że główną przyczyną niedawnego ponownego wzrostu zachorowań na tę infekcję grzybiczą jest dominacja w międzynarodowym przemyśle bananowym pojedynczy klon banana.

Uprawa różnych odmian bananów może sprawić, że rolnictwo stanie się bardziej zrównoważone i zmniejszy się presja chorób na pojedyncze zbiory. Rolnicy i naukowcy mogą kontrolować więdnięcie bananów wywołane przez Fusarium, identyfikując lub rozwijając odmiany bananów, które są tolerancyjnilub odporny do TR4. Nasze odkrycia sugerują, że innym sposobem ochrony bananów Cavendish byłoby zaprojektowanie skutecznych pochłaniaczy tlenku azotu w celu zmniejszenia toksycznego ciśnienia wybuchu gazu.

Przemysł bananowy ma mroczne korzenie.

Trudno sobie wyobrazić, jak konsument, który po prostu lubi jeść banany, mógłby uczestniczyć w walce z chorobą niszczącą uprawy bananów. Jednak to konsumenci determinują rynek, a rolnicy są zmuszeni uprawiać to, czego wymaga rynek.

Możesz pomóc zwiększyć różnorodność bananów w swoim supermarkecie, celowo próbując jednego lub więcej z setki innych istniejących odmian bananów kiedy się tam pojawią. Możesz również kupić lokalne odmiany innych owoców i produktów rolnych, aby pomóż zachować roślinę różnorodność i wspieraj lokalnych rolników.

Współpraca naukowców, rolników, przedstawicieli przemysłu i konsumentów na całym świecie może pomóc uniknąć niedoborów bananów i innych upraw w przyszłości.

Li-Jun Ma jest profesorem biochemii i biologii molekularnej na Uniwersytecie Massachusetts w Amherst. Niniejszy artykuł został przedrukowany z Rozmowa pod Licencja Creative Commons. Przeczytaj artykuł oryginalny.