63
Чи знаєте ви, що банани, які ви їсте сьогодні, відрізняються від тих, які люди їли кілька поколінь тому? Банан, який ви могли їсти сьогодні на сніданок, — це сорт бананів Кавендіш, тоді як той, який був у продуктових магазинах до 1950-х років, був сортом під назвою Гро Мішель, який був знищений хворобою під назвою Фузаріоз бананів, або FWB.
FWB Gros Michel був викликаний Fusarium oxysporum race 1, грибковим патогеном, який вражає банани. Ця грибкова інфекція вбиває рослину, захоплюючи її судинну систему, блокуючи транспортування води та мінералів.
Біологи рослин розробили сорт Кавендіш, стійкий до фузаріозу, щоб замінити Грос Мішель. Проте за останні кілька десятиліть відродження FWB, спричинене іншим штамом того самого гриба під назвою tropical race 4, або TR4, знову загрожує світовому виробництву бананів. Як Fusarium oxysporum отримав здатність долати опір і заразити стільки різних рослин?
Двочастинний геном F. oxysporum
Я геномік, який провів останнє десятиліття, вивчаючи генетичну еволюцію Fusarium oxysporum. Як видовий комплекс, F. oxysporum може спричиняти хвороби в’янення та кореневої гнилі у понад 120 видів рослин. Деякі штами також можуть інфікувати людей.
У 2010 році моя лабораторія виявила, що кожен геном F. oxysporum можна розділити на дві частини: основний геном, спільний для всіх штамів, який кодує важливі господарські функції, та додатковий геном, що змінюється від штаму до штаму, який кодує спеціальні функції, такі як здатність, щоб заразити певну рослину-господаря.
Кожен вид рослини має складну імунну відповідь для захисту від мікробної інвазії. Таким чином, щоб встановити інфекцію, кожен штам F. oxysporum використовує свій допоміжний геном для придушення унікальної захисної системи рослини. Ця функціональна компартменталізація дозволяє F. oxysporum значно розширити коло своїх господарів.
У нашому нещодавно опублікованому дослідженні моя команда та колеги в Китаї та Південній Африці виявили, що штам TR4, який вбиває банани Кавендіш, має інше еволюційне походження та інші послідовності у своєму додатковому геномі порівняно зі штамом, який вбиває банани Gros Michel.
Дивлячись на інтерфейс, де штам TR4 бореться зі своїм господарем банана Кавендіш, ми виявили, що деякі з його активованих додаткових генів виділяють оксид азоту, газ, шкідливий для банана Кавендіш. Цей раптовий викид токсичних газів сприяє зараженню, роззброюючи захисну систему рослини. Водночас грибок захищає себе, збільшуючи виробництво хімікатів, які очищають оксид азоту.
Збільшення різноманітності бананів
Відстежуючи глобальне поширення цієї нової версії Fusarium oxysporum, ми зрозуміли, що основною причиною нещодавнього відродження цієї грибкової інфекції є домінування в міжнародній банановій промисловості одного клону банана.
Вирощування різних сортів бананів може зробити сільське господарство більш стійким і зменшити тиск хвороб на одну культуру. Фермери та дослідники можуть контролювати фузаріозне в’янення бананів, визначаючи або вирощуючи сорти бананів, толерантні або стійкі до TR4.
Наші висновки свідчать про те, що ще одним способом захисту бананів Кавендіша є розробка ефективних поглиначів оксиду азоту для зниження токсичного тиску вибуху газу. Важко уявити, як споживач, який просто із задоволенням їсть банани, може брати участь у боротьбі з хворобою, яка руйнує врожаї бананів. Однак споживачі визначають ринок, а фермери змушені вирощувати те, що вимагає ринок.
Ви можете допомогти збільшити різноманітність бананів у вашому супермаркеті, навмисно спробувавши один або кілька інших сотень інших існуючих сортів бананів, коли вони там з’являться. Ви також можете придбати місцеві сорти інших фруктів і сільськогосподарських продуктів, щоб допомогти зберегти різноманітність рослин і підтримати місцевих виробників.
Співпраця між науковцями, фермерами, промисловістю та споживачами в усьому світі може допомогти уникнути майбутнього дефіциту бананів та інших культур.
