Бананы находятся под угрозой исчезновения, но у ученых есть план

Грибок, способный поражать более 100 различных видов растений, наносит сокрушительный удар по популярному фрукту.

Яркие бананы , украшающие вашу фруктовую вазу, находятся в серьезной опасности. Популярный сорт бананов находится под угрозой исчезновения из-за грибкового заболевания. Фузариозное увядание бананов (ФУБ) блокирует поступление питательных веществ к плодам и вызывает их увядание. В 1950-х годах этот патоген уничтожил коммерческие урожаи бананов и фактически вывел из употребления один вид – бананы сорта Грос Мишель.

Но не всё потеряно для этого яркого фрукта . Новое исследование международной группы ученых позволило точно определить молекулярные механизмы действия микроба, уничтожающего бананы, и открывает двери для новых методов лечения и стратегий борьбы с этим патогеном. Результаты подробно изложены в исследовании, опубликованном 16 августа в журнале Nature Microbiology .

Неурожаи вызваны грибковым патогеном с очень длинным названием – Fusarium oxysporum f.sp. Cubense ( Foc) тропическая раса 4 (TR4). Этот грибок, сокращенно обозначаемый как Foc TR4, уничтожил несколько банановых плантаций в 1950-х годах и истребил целый вид бананов, но бананы – не единственные растения, находящиеся под угрозой. 

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

Отчасти эта вирулентность обусловлена ​​его геномом и способами его модификации. По словам Ма, геном каждого Fusarium oxysporum можно разделить на две части — основной геном и дополнительный геном. Основной геном выполняет все основные функции по поддержанию жизнедеятельности генома. Дополнительный геном, в свою очередь, может варьироваться от штамма к штамму и выполнять специализированные функции, включая способность заражать конкретное растение. 

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

Более 50 лет назад первыми жертвами этой грибковой войны стали бананы сорта Грос Мишель .
В основном в ответ на банановое увядание был выведен сорт Кавендиш, устойчивый к болезням, и сегодня это самый популярный сорт бананов, продающихся в магазинах. Какое-то время это работало, но к 1990-м годам произошла еще одна вспышка бананового увядания, распространившаяся из Юго-Восточной Азии в Центральную Америку.

Ма и ее команда последние десять лет изучали, как геном TR4 борется с новой вспышкой банановой болезни 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, которая истребила бананы сорта Грос-Мишель», — сказал Ма в пресс-релизе, сопровождающем исследование . «Геном TR4 содержит некоторые дополнительные гены, связанные с производством оксида азота, который, по-видимому, является ключевым фактором вирулентности TR4».

В этом новом исследовании Ма и соавторы из учреждений в США, Китае и Южной Африке секвенировали и сравнили 36 различных штаммов Foc со всего мира. Среди этих штаммов есть и те, которые поражают бананы сорта Грос-Мишель. Последовательности показали, что Foc TR4, ответственный за нынешнюю вспышку бананового увядания, также использует некоторые вспомогательные гены для двух целей при проникновении в организм хозяина: эти гены продуцируют и детоксифицируют грибковый оксид азота .

«Как и ожидалось, мы обнаружили в геноме TR4 дополнительные последовательности, которые способствуют его вирулентности, включая выработку вредного газа, оксида азота, облегчающего проникновение в организм хозяина», — говорит Ма. 

Команда исследователей до сих пор не знает, каким именно образом этот газ способствует заражению бананов сорта Кавендиш болезнями. Однако им удалось установить, что вирулентность Foc TR4 значительно снижается, если удалить два гена, контролирующих выработку оксида азота.

«Выявление этих дополнительных генетических последовательностей открывает множество стратегических путей для смягчения или даже контроля распространения Foc TR4», — заявил в своем заявлении Йонг Чжан, соавтор исследования и научный сотрудник постдокторантуры в Массачусетском университете в Амхерсте . 

В будущих исследованиях команда хотела бы лучше понять, как грибок может производить такой вредный газ, не причиняя вреда самому себе. Они хотели бы протестировать различные способы прерывания выработки оксида азота и изучить гены, которые могут нейтрализовать этот газ до того, как он повредит растительные клетки. 

Важно отметить, что подобная работа повышает осведомленность об опасностях монокультуры в сельском хозяйстве и зависимости от одного вида растений.

«Выращивание одного сорта любой культуры, также называемое монокультурным земледелием, создает благоприятную среду для развития патогенов», — говорит Ма. «Чтобы помочь увеличить спрос на разнообразные бананы на рынке, мы можем целенаправленно выбирать разные сорта бананов с прилавков. Мы можем поддержать местных производителей, покупая продукты в местных магазинах».

Это также урок о важности уважения ко времени и усилиям тех, кто производит всю еду, которая оказывается на наших столах. 

«Мы, потребители, должны понимать, что бананы и другие фрукты/овощи не продаются в продуктовых магазинах», — говорит Ма. «Предпринимаются огромные усилия, чтобы обеспечить нас продуктами питания. Всегда помните, что нужно благодарить фермера, если вы видите, что он весь в грязи и земле».

Laura Baisas “Bananas are at risk of extinction, but scientists have a plan”

Перевод статьи «Bananas are at risk of extinction, but scientists have a plan» автора Laura Baisas, оригинал доступен по ссылке. Лицензия: CC BY. Изменения: переведено на русский язык