جراثيم الفطريات التي تسبب مرض ذبول القهوة. الائتمان: كابي

قام الباحثون بإعادة تحريك عينات من الفطريات لمعرفة كيف طور Coffee Wilt المرض وكيفية منع انتشاره.

مرض ذبول القهوة ناتج عن فطر أدى إلى تفشي كارثي في ​​أفريقيا جنوب الصحراء الكبرى منذ عشرينيات القرن الماضي ، وهو يؤثر حاليًا على اثنين من أشهر أنواع البن في إفريقيا ، أرابيكا وروبوستا.

أظهر بحث جديد أن الفطريات زادت من قدرتها على مهاجمة نباتات البن عن طريق الحصول على جينات من فطريات وثيقة الصلة ، والتي يمكن أن تسبب مرض الذبول في مجموعة متنوعة من المحاصيل ، بما في ذلك الموز في الموز.

يقول الباحثون أيضًا أن القطط بحاجة إلى أن يتم تضمينها في أي إجراءات احترازية ضد الفيروس.

الحلول القياسية

فريق البحث ، من جامعة لندن الامبرياليه، ال جامعة أكسفورد، وتقول منظمة CABI غير الربحية إن دراسة النماذج التاريخية في المجموعات الثقافية لـ CABI يمكن أن توفر نظرة ثاقبة حول كيفية تطور أمراض المحاصيل وطرق جديدة ومستدامة لمكافحتها. تم نشر الدراسة اليوم الجينوم PMC.

كانت ليلي بيك ، أول مؤلفة للدراسة ، تدرس العلوم والحلول الخاصة بشراكة تدريب الدكتوراه الكوكبية المتغيرة في معهد جرانثام وقسم علوم الحياة في إمبريال. وقال: “إن الاستخدام المتزايد باستمرار للمواد الكيميائية ومبيدات الفطريات لمكافحة أمراض المحاصيل النامية ليس مستدامًا أو ميسور التكلفة بالنسبة للعديد من المزارعين.

“إذا تمكنا من فهم كيفية تطور أنواع جديدة من الأمراض ، فيمكننا تزويد المزارعين بالمعرفة التي يحتاجون إليها لتقليل مخاطر الإصابة بأمراض جديدة أولاً”.

سلالات القهوة

أعاد الفريق تنشيط العينات المجمدة المبردة للفطر الذي يسبب مرض ذبول القهوة. كان هناك تفشيان خطيران للمرض بين عشرينيات وخمسينيات القرن الماضي وتسعينيات القرن العشرين ، مما تسبب في مزيد من الضرر.

على سبيل المثال ، في عام 2011 ، قُتلت 55000 شجرة بن روبوستا من قبل الحيوانات البرية في تنزانيا ، مما أدى إلى تدمير 160 يومًا من القهوة في هذه العملية – ما يعادل 22 مليون فنجان من القهوة.

نبتة قهوة قتلها مرض ذبول البن. الائتمان: كابي

بحلول بداية تفشي المرض في عشرينيات القرن الماضي ، أصاب مرض ذبول البن مجموعة واسعة من أصناف البن ، وتم السيطرة عليه في النهاية من خلال الممارسات الإدارية مثل حرق الأشجار المتضررة ، والبحث عن مقاومة طبيعية للبن ، وبرامج التربية. الأنواع المضادة للنباتات.

ومع ذلك ، ظهر المرض مرة أخرى في السبعينيات وانتشر على نطاق واسع في التسعينيات – العقد الأول من القرن الحادي والعشرين. تم تحديد مرضين محددين فقط مع كل نوع معين من القهوة: أحدهما يؤثر على قهوة أرابيكا في إثيوبيا والآخر يصيب بن روبوستا في شرق ووسط أفريقيا. أراد الفريق التحقيق في كيفية ظهور السلالتين.

تغيير الجينات

في مختبر آمن في CABI ، أعادوا إحياء سلالتين من ثوران أصلي تم جمعهما في الخمسينيات من القرن الماضي ، وتم إيداعهما في مجموعة CABI ، وهما سلالتان من سلالتين فطريتين خاصتين بالقهوة ، أحدثهما منذ عام 2003. قام بفرز جينات الفطريات ودراستها الحمض النووي للحصول على دليل على التغييرات التي قد تساعدهم في التأثير على هذه الأنواع المعينة من القهوة.

اكتشفوا أن الفطريات الأحدث والأكثر تحديدًا لها جينات أكبر من السلالات السابقة ، ووجدوا الجينات التي يمكن أن تساعد الفطريات في التغلب على دفاعات النبات والبقاء داخل النباتات لإحداث المرض.

تتشابه هذه الجينات مع تلك الموجودة في فطر مختلف وثيق الصلة يؤثر على أكثر من 120 محصولًا مختلفًا ، بما في ذلك الموز في أفريقيا جنوب الصحراء الكبرى ، مما يتسبب في مرض بنما ، والذي يدمر حاليًا أكثر أنواع موز كافنديش شيوعًا.

على الرغم من أنه من المعروف أن الطفرات الفطرية في الموز لديها القدرة على تحور الجينات وإصابة أنواع جديدة بالعدوى ، إلا أن تحورها إلى أنواع أخرى من الفطريات لم يُشاهد من قبل.

ومع ذلك ، يعيش كلا النوعين في بعض الأحيان بالقرب من جذور نباتات البن والموز ، لذلك قد تكون فطريات القهوة قد ورثت هذه الجينات المفضلة من جيرانها الذين يعتمدون بشكل عام على الموز.

غالبًا ما تُزرع القهوة والموز معًا لأن نباتات القهوة تشبه الظل الذي توفره نباتات الموز الطويلة. يقول الباحثون أيضًا إن القطط بحاجة إلى أن يتم تضمينها في أي إجراءات احترازية ضد الفيروس ، مما قد يؤدي إلى إصابات جديدة في الجلد والأطراف السفلية.

تطور الانفجارات

يستخدم الباحثون الآن سلالات معاد تحريكها لإصابة نباتات البن في المختبر ، مما يوفر طرقًا أخرى للوقاية من الأمراض ، من أجل دراسة كيفية تأثير الفطر على النبات بدقة.

يمكن أيضًا تطبيق الذكاء على نباتات المحاصيل المختلفة ، حيث يمكن أن تتسبب مسببات الأمراض النباتية الأخرى ذات الصلة الوثيقة في حدوث فاشيات مماثلة ، مما يؤدي إلى ظهور أمراض جديدة. يخطط الفريق ، الذي أظهر قيمة في فحص العينات التاريخية لأمراض النبات ، لعكس الدراسة مع الأمراض الأخرى المخزنة في مجموعة CABI ، والتي توفر 30000 عينة تم جمعها من جميع أنحاء العالم على مدار المائة عام الماضية.

قال البروفيسور تيموثي باراجلو ، الباحث الرائد في قسم علم الحيوان في أكسفورد وقسم علوم الحياة في إمبريال: “يوضح لنا النهج التاريخي ما يحدث لمسببات الأمراض قبل وبعد انتشار مرض جديد. يمكننا دراسة آليات التطور وتحسين تنبؤاتنا حول كيفية حدوث الانفجارات المماثلة في المستقبل.

“هدفنا هو تكرار هذه الدراسة للعديد من مسببات الأمراض النباتية ، وفي النهاية وضع” كتاب قواعد “حول كيفية تطور مسببات الأمراض ، للمساعدة في منع تفشي الأمراض في المستقبل.”

ملاحظة: ليلي د. بيك ، روبن و. رواية ، جولي فلود ، ماثيو ر. رايان وتيموثي ج. الثكنة ، 4 يونيو 2021 ، الجينوم PMC.
DOI: 10.1186 / s12864-021-07700-4