Фото: lenta.ru

Грибок, способный поражать более 100 различных растений, уничтожает популярные фрукты

Яркие бананы , усеивающие вашу фруктовую чашу, в серьезной беде. Популярный сорт бананов находится на грани вымирания из-за грибкового патогена. Болезнь фузариозного увядания бананов (FWB) блокирует приток питательных веществ к плодам и заставляет их увядать. В 1950-х годах патоген уничтожил коммерческие банановые культуры и сделал один вид — бананы Гро-Мишель — функционально вымершим.

Но не все потеряно для этого красочного фрукта . Новое исследование международной группы ученых выявило молекулярные механизмы, лежащие в основе микроба, который уничтожает бананы, и это открывает дверь новым методам лечения и стратегиям борьбы с патогеном. Результаты подробно изложены в исследовании, опубликованном 16 августа в журнале Nature Microbiology .

Что вредит бананам?

Неурожаи вызваны грибковым патогеном с очень длинным названием – Fusarium oxysporum f.sp. Cubense ( Foc) тропическая раса 4 (TR4). Сокращенно Foc TR4, этот грибок уничтожил несколько урожаев бананов в 1950-х годах и уничтожил целый вид, но бананы – не единственные растения, которым грозит опасность.

« Fusarium oxysporum , как комплекс видов, может заражать более 100 различных растений-хозяев», — рассказал Popular Science соавтор исследования и молекулярный биолог из Массачусетского университета в Амхерсте Ли-Джун Ма .

Часть этой вирулентности сводится к его геному и способам его изменения. По словам Ма, каждый геном Fusarium oxysporum можно разделить на две части — основной геном и дополнительный геном. Основной геном выполняет все основные функции по поддержанию жизнедеятельности генома. Дополнительный геном затем может свободно варьироваться от штамма к штамму и может выполнять специализированные функции, включая способность заражать определенное растение.

Понимание того, как патоген и его геном работают на молекулярном уровне, имеет ключевое значение для разработки способов борьбы с ним и предотвращения вымирания большего количества видов бананов .

Не бананы ваших бабушек и дедушек, и не грибки

Более 50 лет назад первыми жертвами этой грибковой войны стали бананы сорта Гро-Мишель . В основном в ответ на увядание бананов был выведен сорт Кавендиш, устойчивый к болезням, и сегодня это самый популярный тип бананов, доступных в продаже. Это работало некоторое время, но к 1990-м годам произошла еще одна вспышка увядания бананов, которая распространилась из Юго-Восточной Азии в Центральную Америку.

Ма и ее команда провели последнее десятилетие, изучая, как геном TR4 работает для борьбы с новой вспышкой увядания бананов сорта Кавендиш. Удивительно, но они обнаружили, что на самом деле он не происходит от того же патогена, который уничтожил урожай в 50-х годах.

«Теперь мы знаем, что патоген TR4, уничтожающий бананы сорта Кавендиш, не произошел от расы, уничтожившей бананы сорта Гро-Мишель», — сказал Ма в пресс-релизе, сопровождающем исследование . «Геном TR4 содержит некоторые вспомогательные гены, которые связаны с выработкой оксида азота, который, по-видимому, является ключевым фактором вирулентности TR4».

Вредные газы

В этом новом исследовании Ма и соавторы из учреждений в Соединенных Штатах, Китае и Южной Африке секвенировали и сравнили 36 различных штаммов Foc со всего мира. Эти штаммы включают те, которые поражают бананы Gros Michel. Последовательности показали, что Foc TR4, который отвечает за текущую вспышку увядания бананов. Он также использует некоторые вспомогательные гены для двух целей при вторжении в хозяина. Эти гены как производят, так и детоксифицируют грибковый оксид азота .

«Как и ожидалось, мы обнаружили в геноме TR4 вспомогательные последовательности, которые способствуют его вирулентности, включая выработку вредного газа, оксида азота, который облегчает вторжение в хозяина», — говорит Ма.

Команда до сих пор не знает, как именно этот газ способствует заражению бананов сорта Кавендиш. Однако им удалось определить, что вирулентность Foc TR4 значительно снижается, если устранить два гена, контролирующие выработку оксида азота.

«Всегда помните, что нужно сказать спасибо фермеру»

В будущих исследованиях команда хотела бы лучше понять , как грибок может производить такой вредный газ, не причиняя себе вреда. Они хотели бы протестировать различные способы прерывания производства оксида азота и исследовать гены, которые могут убрать газ, прежде чем он повредит растительные клетки.

Важно то, что подобная работа повышает осведомленность об опасностях монокультуры в сельском хозяйстве и опоры на один вид.

«Выращивание одного сорта любой культуры, также называемое монокультурным сельскохозяйственным производством, создает питательную среду для развития патогенов», — говорит Ма. «Чтобы повысить спрос на разнообразные бананы на рынке, мы можем намеренно выбирать разные сорта бананов с полки. Мы можем поддерживать местных производителей, делая покупки на месте».

Это также урок о том, как важно ценить время и усилия тех, кто производит всю еду, которую мы ставим на наши столы.

«Мы, потребители, должны понимать, что бананы или другие фрукты/овощи не растут в продуктовых магазинах», — говорит Ма. «Прилагаются огромные усилия, чтобы еда попала на наши столы и накормила наши тела. Всегда помните, что нужно сказать спасибо фермеру, если вы видите его с грязью и землей по всему телу».