Przerwanie „wybuchu tlenku azotu (NO)” wytworzonego przez grzyby może być kluczem do uratowania najpopularniejszego banana na świecie przed wyginięciem. Badania nad tym, w jaki sposób grzyb powoduje chorobę panamską i chroni się przed stresem wywołanym tlenkiem azotu, mogą otworzyć nowe możliwości zwalczania destrukcyjnej infekcji w roślinach bananowych.

Aby uzyskać owoce z minimalną ilością nasion, banany rozmnaża się przez klonowanie, co skutkuje bardzo małą różnorodnością genetyczną. W połączeniu z gęstymi monokulturowymi plantacjami, na których są głównie uprawiane, banany są wyjątkowo podatne na choroby i szkodniki. Jednym z głównych zagrożeń jest Fusarium więdnięcie, znane również jako choroba panamska, wywoływana przez Fusarium oxysporum (Foc). Jeden szczep Foc – rasa 1 (R1) – był odpowiedzialny za spustoszenie bananów Gros Michel w latach 50. Odmiana bananów Cavendish została wybrana jako zamiennik Gros Michel na podstawie jej odporności na R1 i stała się najpopularniejszym uprawianym bananem na świecie. Jednak w 1989 roku zgłoszono inny szczep Foc – tropikalna rasa 4 (TR4) – zdolny do zarażania bananów Cavendish. TR4 rozprzestrzenił się ze swojego podejrzanego pochodzenia w Indonezji i Malezji przez Azję na Bliski Wschód, do Afryki i Oceanii. W 2019 roku wykryto go w Kolumbii, a w 2021 roku w Peru, dwóch największych regionach eksportujących banany Cavendish na świecie. Dominująca odmiana bananów ponownie stoi w obliczu funkcjonalnego wyginięcia z powodu choroby panamskiej.

Mając nadzieję na uzyskanie wglądu w to, jak TR4 jest w stanie zainfekować bananowce Cavendish, naukowcy porównali informacje genomiczne dla 36 szczepów Foc zebranych z różnych miejsc na świecie. Podczas gdy większość szczepów Foc zwiększa swoją wirulencję poprzez poziomo nabyte chromosomy dodatkowe, naukowcy odkryli, że TR4 ich nie ma. Zamiast tego jego genom zawiera geny dodatkowe przyłączone do końców kilku rdzeniowych chromosomów. Geny te są bogate w sekwencje o znanych funkcjach mitochondrialnych, szczególnie tych związanych z biosyntezą tlenku azotu i kodujących białka chroniące przed stresem nitrozacyjnym.

Naukowcy wysuwają hipotezę, że tlenek azotu odgrywa kluczową rolę w interakcji TR4-Cavendish, a roślina bananowca jako pierwsza rozpoznaje sygnały inwazji grzybów i aktywuje mechanizmy obronne, które obejmują szlak sygnałowy kwasu jasmonowego. Jednak wytwarzany przez roślinę metylojasmonian (przedstawiony poniżej) stymuluje produkcję grzybowego NO w TR4 dzięki nabytym genom dodatkowym. Powstały „wybuch NO” powoduje stres nitrozacyjny w korzeniach bananowca, ale nie w TR4 ze względu na regulację w górę jego genów detoksykacyjnych.

Aby przetestować swoją teorię, zespół zmierzył produkcję NO w TR4 i R1 po narażeniu na metylojasmonian. Tylko TR4 wykazało eksplozję produkcji NO. Podobnie, wybicie genów zaangażowanych w szlak biosyntezy NO w TR4 stworzyło mutanty o znacznie zmniejszonej wirulencji.

Zespół uważa, że ​​substancje wychwytujące tlenek azotu (NO) mogą być jedną z potencjalnych opcji leczenia, spowalniającą lub zatrzymującą inwazję TR4 na banany Cavendish.