Печальная новость для любителей бананов: вскоре они могут полностью исчезнуть с полок супермаркетов. Виной тому болезнь Fusarium wilt of banana (FWB), которая блокирует поступление питательных веществ к плодам и заставляет их вянуть. Причиной FWB является грибковый патоген с очень длинным названием: Fusarium oxysporum f.sp. cubense (Foc) tropical race 4 (TR4). Сокращенно – Foc TR4.
Международная команда ученых под руководством Массачусетского университета в Амхерсте предположила, что этот патоген уничтожил несколько урожаев коммерческих банановых культур в 1950-х годах. Тогда сорт бананов Гро-Мишель оказался в категории функционально вымерших.
Исследование команды выявило молекулярные механизмы, лежащие в основе патогена, который убивает бананы. И это открыло ученым двери к новым методам лечения и стратегиям борьбы с Foc TR4.
Ключевой ориентир – изучение генома
«Этот патоген может заражать более чем 100 различных видов растений», – рассказала изданию Popular Science Ли-Джун Ма, молекулярный биолог и соавтор исследования. По ее словам, болезнь в настоящее время уничтожает бананы сорта Кавендіш. Это – самые популярные и доступные в мире бананы. Когда грибок попадает на банановое поле, его невозможно искоренить. Это может сделать практически невозможным будущее производство бананов сорта Кавендіш.
Ученые решили тщательно изучить геном Fusarium oxysporum и способы его изменения. По словам госпожи Ма, этот геном можно разделить на две части: основную и дополнительную. Основной геном выполняет все основные функции поддержания жизнедеятельности. А дополнительный может свободно варьироваться от штамма к штамму и выполнять специализированные функции, в том числе 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.
О чем узнали исследователи
Таким образом, выведение сорта Кавендіш стало в свое время ответом на вымирание бананов сорта Гро-Мишель. На протяжении нескольких десятилетий Кавендіш зарекомендовал себя как востребованный и устойчивый к болезням сорт. Как вдруг в 1990-х годах произошел очередной всплеск вянения бананов, который распространился с Юго-Восточной Азии до Центральной Америки.
На протяжении последнего десятилетия команда госпожи Ма изучала геном TR4 в контексте нового всплеска вянения бананов сорта Кавендіш. Она обнаружила, что причина всплеска не кроется в том же штамме, который уничтожил урожай в 1950-х годах.
«Геном TR4 содержит некоторые вспомогательные гены, связанные с производством оксида азота, который, по всей видимости, является ключевым фактором вирулентности TR4», – предположили ученые.
Загадочный и вредный газ
В своей работе госпожа Ма и ее соавторы из научных учреждений США, Китая и Южной Африки секвенировали и сравнили 36 различных штаммов Foc со всего мира. Среди этих штаммов были и те, что уничтожили бананы Гро-Мишель. Анализ показал, что Foc TR4, который отвечает за текущий всплеск вянения бананов, использует некоторые вспомогательные гены для производства и детоксикации грибкового оксида азота.
«Мы обнаружили в геноме TR4 вспомогательные последовательности, которые способствуют его вирулентности, в частности производству вредного газа – оксида азота, который облегчает вторжение в хозяина», – заявила госпожа Ма.
Ее команда до сих пор не знает, как именно этот газ способствует заражению бананов сорта Кавендіш. Однако ученым удалось определить, что вирулентность Foc TR4 значительно снижается, если устранить два гена, которые контролируют производство оксида азота.
В своих будущих исследованиях команда будет пытаться лучше понять, как грибок может производить такой вредный газ, не нанося себе вреда.
Исследователи также отметили, что повсеместное выращивание одного сорта любой культуры, которое также называется монокультурным сельскохозяйственным производством, создает питательную среду для развития патогенов. «Чтобы повысить спрос на разнообразные бананы на рынке, стоит каждый раз намеренно выбирать на полке разные сорта», – посоветовали ученые.
Результаты работы опубликовал журнал Nature Microbiology.
Фото: pexels.com
