Tyrėjai atgaivino kavamedžių džiūtį (Coffee Wilt Disease) sukeliančio grybelio mėginius, siekdami išsiaiškinti, kaip liga išsivystė ir kaip būtų galima užkirsti kelią jos plitimui.

Kavos džiūtį sukelia grybelis, dėl kurio nuo praėjusio amžiaus trečiojo dešimtmečio kyla pražūtingi ligos protrūkiai Užsahario Afrikoje, ir dabar kenkia populiariausioms kavos rūšims: arabika ir robusta.

„Jei suprasime, kaip išsivysto nauji šios ligos tipai, galėsime suteikti augintojams reikiamų žinių, kaip sumažinti naujų susirgimų radimosi grėsmę.“ — Lily Peck

Naujasis tyrimas rodo, kad šis grybelis gebėjimą užkrėsti kavamedžius sustiprino, perėmęs genus iš artimo giminaičio, kuris sukelia daugelio augalų džiūtį, tarp kurių ir Panamos bananų liga.

Tyrėjai teigia, kad šios žinios gali padėti ūkininkams sumažinti naujų ligos linijų atsiradimą, pavyzdžiui, nesodinant kavamedžių šalia kitų verslinių augalų, ar neleidžiant kauptis augalų atliekoms, kuriose galėtų veistis giminingi grybeliai.

Tvarūs sprendimai

Tyrėjų komanda iš ICL, Oxfordo universiteto ir ne pelno siekiančios žemės ūkio organizacijos CABI, taip pat pažymi, kad istorinių mėginių iš CABI kultūrų kolekcijos tyrimas galėtų suteikti daug įžvalgų apie agrokultūrinių augalų ligų vystymąsi ir surasti naujus, tvarius būdus su jomis kovoti. Tyrimas birželio 5 dieną publikuotas BMC Genomics.

Pirmoji straipsnio autorė Lily Peck sakė: „Daugeliui augintojų vis didesnio chemikalų ir fungicidų kiekio naudojimas kovai su atsirandančiomis kultūrinių augalų ligomis nėra nei tvarus, nei įperkamas būdas.

Vietoje to, išsiaiškinę naujų ligų tipų išsivystymą, galėtume suteikti augintojams žinias, kurių reikia sumažinti naujų ligų atsiradimą.“

Į kavą nusitaikę štamai

Komanda atgaivino kriogeniškai užkonservuotus grybelio, sukeliančio kavamedžių džiūtį, mėginius. Buvo du rimti šios ligos protrūkiai – nuo praėjusio amžiaus trečio iki šešto dešimtmečio ir dešimtajame dešimtmetyje, ir žalą tebedaro ir dabar.

Pavyzdžiui, 2011 metais, džiūtis Tanzanijoe pažeidė 55 000 Robusta kavamedžių, sunaikindama 160 tonų kavos – tai atitinka daugiau nei 22 milijonus kavos puodelių.

Nuo protrūkio pradžios trečiajame praėjusio amžiaus dešimtmetyje, CWD užkrėtė įvairiausias kavos rūšis, ir buvo pažabota šeštajame dešimtmetyje, ėmusis tokių praktikų kaip užkrėstų medžių deginimas, natūralaus atsparumo ieškojimas, kryžminimo programomis, kuriomis išvestos atsparesnės veislės.

Tačiau aštuntajame dešimtmetyje liga atsinaujino ir amžių sandūroje išplito. Buvo identifikuotos dvi atskiros ligų populiacijos, užkrečiančios tik konkrečias kavos rūšis: viena – arabika kavą Etiopijoje, o kita – robusta kavą rytinėje ir centrinėje Afrikoje. Komanda norėjo išsiaiškinti, kaip radosi šie du štamai.

Genomaina

Saugioje CABI laboratorijoje, jie prikėlė du pirmojo protrūkio štamus, surinktus 1950 ir padėtus į CABI kolekciją, ir du – iš dviejų konkrečios kavos grybelių štamų, kurių naujausias buvo paimtas 2003 m. Tuomet nuskaitė grybelių genomus ir DNR ieškojo pokyčių, galėjusių padėti jiems užkrėsti tas konkrečias kavos rūšis.

Paaiškėjo, kad naujesnių, specifines rūšis puolančių grybelių genomai didesni, nei ankstesnių štamų, ir nustatė genus, galėjusius padėti grybeliams įveikti augalų gynybą ir išgyventi juose, sukeliant ligą.

Be to, paaiškėjo, kad šie genai labai panašūs į randamus kituose, artimai giminiškuose grybeliuose, pažeidžiančiuose daugiau nei 120 skirtingų augalų, tarp kurių ir bananai Užsahario Afrikoje, sukėlusius Panamos ligą, dabar siaubiančiame populiariausią jų atmainą – Cavendish bananus.

Kaip bebūtų, komanda pastebi, kad šios rūšys kartais gyvena greta viena kitos ant kavamedžių ir bananmedžių šaknų, tad, įmanoma, kad kavos grybeliai perėmė šiuos pranašumą suteikiančius genus iš įprastai ant bananų įsikūrusių kaimynų.

Kava ir bananai neretai auga drauge, nes kavamedžiams patinka aukštesnių bananmedžių metamas šešėlis. Tyrėjai sako, kad jų studijos išvada, kad neverta auginti nuo artimai susijusių ligų kenčiančių kultūrų, kaip bananai ir kava, šalia, galėtų sumažinti naujų kavą puolančio grybelio štamų išsivystymą.

Protrūkių evoliucija

Dabar tyrėjai atgaivintais štamais laboratorijoje užkrečia kavamedžius, siekdami išsiaiškinti, kaip konkrečiai grybeliai užkrečia augalą. Tai potencialiai galėtų pasufleruoti kitus būdus užkirsti kelią ligai.

„Planuojame pakartoti šią studiją su daugeliu augalų patogenų, ir sudaryti patogeniškumo išsivystymo „taisyklių knygą“, padėsiančią, kur įmanoma, preventyviai užkirsti kelią protrūkiams.“ — Professor Timothy Barraclough

Šios įžvalgos galėtų būti pritaikytos ir kitoms kultūroms, kur artimi augalų patogenai gali atlikti tokius peršokimus ir sukelti naujas ligas. Parodžiusi istorinių augalų ligų mėginių tyrimo vertę, tyrėjų komanda planuoja pakartoti studiją su kitomis ligomis, saugomomis CABI kolekcijoje, kurioje yra iš viso pasaulio per 100 metų surinktų 30 000 mėginių.

Vyr. tyrėjas prof. Timothy Barraclough iš Oxfordo zoologijos ir ICL gyvybės mokslų departamento, sakė: „Toks istorinis veikimas atskleidžia, kas vyksta su augalų patogenais prieš naują ligos protrūkį ir po jo. Taip galime tirti evoliucinius mechanizmus ir pagerinti panašių protrūkių prognozavimą.

Planuojame pakartoti šią studiją su daugeliu augalų patogenų, ir sudaryti patogeniškumo išsivystymo „taisyklių knygą“, padėsiančią, kur įmanoma, preventyviai užkirsti kelią protrūkiams.“

Imperial College London
scitechdaily.com

Nuoroda: „Historical genomics reveals the evolutionary mechanisms behind multiple outbreaks of the host-specific coffee wilt pathogen Fusarium xylarioides“ by Lily D. Peck, Reuben W. Nowell, Julie Flood, Matthew R. Ryan and Timothy G. Barraclough, 4 June 2021, BMC Genomics.
DOI: 10.1186/s12864-021-07700-4

Komentarai ()