Apokalipsa bananów jest blisko, ale biolodzy mogli znaleźć klucz do ich przetrwania

Banany znajdujące się w Twoim supermarkecie i te, które jesz na śniadanie, są zagrożone funkcjonalnym wyginięciem z powodu choroby Fusarium więdnięcie bananów (FWB), wywoływanej przez patogen grzybowy o nazwie Fusarium oxysporum f.sp. kostka (Foc) tropikalna rasa 4 (TR4).

Jednakże dzięki niedawnym badaniom przeprowadzonym przez międzynarodowy zespół naukowców pod kierunkiem Uniwersytetu Massachusetts Amherst wiemy teraz, że Foc TR4 nie wyewoluował ze szczepu, który wyniszczył komercyjne uprawy bananów w latach pięćdziesiątych XX wieku, a zjadliwość tego nowego szczepu wydaje się być spowodowane przez pewne geny dodatkowe, które są powiązane z produkcją tlenku azotu.

Badania, opublikowany W Mikrobiologia przyrodyotwiera drzwi do terapii i strategii, które mogą spowolnić – jeśli nie kontrolować – jeszcze niekontrolowane rozprzestrzenianie się Foc TR4.

„Rodzaj bananów, który jemy dzisiaj, nie jest tym samym, który jedli wasi dziadkowie. Te stare, banany Gros Michel, funkcjonalnie wymarły i były ofiarami pierwszej epidemii Fusarium w latach pięćdziesiątych XX wieku” – mówi Li-Jun Ma, profesor biochemii i biologii molekularnej na UMass Amherst i główny autor artykułu.

Obecnie najpopularniejszym rodzajem bananów dostępnych na rynku jest odmiana Cavendish, która została wyhodowana jako odporna na choroby odpowiedź na wymieranie Gros Michel. Przez około 40 lat banany Cavendish rosły na całym świecie na rozległych monokulturowych plantacjach, które dostarczają większość światowych komercyjnych upraw bananów.

Jednak w latach 90. dobre czasy dla banana Cavendish zaczęły się kończyć. „Nastąpił kolejny wybuch więdnięcia bananów” – mówi główny autor Yong Zhang, który obronił doktorat w programie biologii organizmów i ewolucyjnej na UMass Amherst pod kierunkiem Ma. „Rozprzestrzenił się błyskawicznie z Azji Południowo-Wschodniej do Afryki i Ameryki Środkowej”.

„Spędziliśmy ostatnie 10 lat na badaniu tej nowej epidemii więdnięcia bananów” – mówi Ma, która jest ekspertem w dziedzinie Fusarium oxysporum, które nie jest pojedynczym gatunkiem, ale „kompleksem gatunkowym” obejmującym setki różnych odmian specjalizujących się w atakowaniu różnych roślin żywicielskich. Odmiany te są określane na podstawie nabycia specyficznych dla szczepu dodatkowych genów, oprócz wspólnego genomu rdzeniowego.

„Teraz wiemy, że patogen TR4 niszczący banany Cavendish nie wyewoluował z rasy, która zdziesiątkowała banany Gros Michel. Genom TR4 zawiera pewne dodatkowe geny powiązane z produkcją tlenku azotu, który wydaje się być kluczowym czynnikiem w procesie TR4 zjadliwość.”

Aby dojść do tego wniosku, Yong, Ma i ich współautorzy z Chin i Republiki Południowej Afryki, a także uniwersytetów w USA, zsekwencjonowali i porównali 36 różnych szczepów Foc zebranych z całego świata, w tym szczepy atakujące banany Gros Michel. Następnie, z pomocą Instytutu Nauk Stosowanych Przyrodniczych UMass Amherst, zespół odkrył, że Foc TR4, odpowiedzialny za obecną epidemię więdnięcia bananów, wykorzystuje pewne geny dodatkowe zarówno do produkcji, jak i detoksykacji grzybiczego tlenku azotu, aby zaatakować żywiciela.

Chociaż zespół nie wie jeszcze dokładnie, w jaki sposób te działania przyczyniają się do inwazji chorób na bananach Cavendish, udało mu się ustalić, że zjadliwość Foc TR4 została znacznie zmniejszona po wyeliminowaniu dwóch genów kontrolujących produkcję tlenku azotu.

„Identyfikacja tych dodatkowych sekwencji genetycznych otwiera wiele strategicznych możliwości ograniczenia – a nawet kontrolowania – rozprzestrzeniania się Foc TR4” – mówi Yong.

Mimo to Ma szybko zwraca uwagę, że ostatecznym problemem, przed którym stoi jedno z naszych ulubionych dań śniadaniowych, jest praktyka monouprawy.

„Kiedy w ogromnej uprawie komercyjnej brakuje różnorodności, staje się ona łatwym celem dla patogenów” – mówi. „Następnym razem, gdy będziesz kupować banany, wypróbuj różne odmiany, które mogą być dostępne w lokalnym sklepie ze specjalistyczną żywnością”.