Расшифровка геномов грибных болезней может помочь предотвратить "банановый армагеддон"
Исследователи из Калифорнийского университета в Дэвисе и Нидерландов выяснили, как три близкородственных грибковых патогена эволюционировали в смертельную угрозу для бананов мира. Международный консорциум под руководством учёных из Wageningen UR расшифровал ДНК грибка, вызывающего чёрную сигатоку. Обе работы опубликованы в PLOS Genetics 11 августа и дают ключи к повышению устойчивости бананового производства.
Комплекс болезней Сигатока
Комплекс Сигатока — это группа из трёх родственных грибов:
- Жёлтая сигатока (Pseudocercospora musae)
- Пятнистость листьев эумуза (Pseudocercospora eumusae)
- Чёрная сигатока (Pseudocercospora fijiensis)
Они появились в течение прошлого века как разрушительные патогены банана. Наиболее опасна чёрная сигатока — основное ограничение для производства бананов в мире. Болезнь переносится по воздуху, поражает листья и без химического контроля приводит к огромным потерям урожая (50-70%) и ухудшению качества плодов. Сорт Кавендиш, самый распространённый в мире, особенно восприимчив. Генетическая однородность этих растений делает их уязвимыми.
Последовательность ДНК открывает возможности для контроля
Расшифровка ДНК гриба Pseudocercospora даёт большее понимание взаимодействия патогена и растения-хозяина. Это открывает возможности для:
- Разработки устойчивого к болезни бананового растения, пригодного для производства.
- Создания более эффективных и, возможно, менее вредных для окружающей среды средств защиты растений.
- Сокращения количества обработок фунгицидами (сейчас требуется более 50 опрыскиваний в год), что улучшит жизнь работников плантаций.
Угроза для продовольственной безопасности
Бананы — ведущая плодовая культура и четвёртая по значимости продовольственная культура в мире (140 млн тонн в год). Однако болезни, такие как комплекс Сигатока, представляют угрозу глобальной продовольственной безопасности. Индустрия может быть уничтожена за 5-10 лет быстро распространяющимися грибковыми заболеваниями.
Геномные механизмы вирулентности
Сравнительный анализ геномов трёх патогенов показал, что два наиболее разрушительных из них (чёрная сигатока и пятнистость листьев эумуза) в ходе эволюции приобрели параллельные изменения в ключевых метаболических путях. Это позволяет им:
- Эффективнее подавлять иммунную систему растения.
- Адаптировать свой метаболизм под метаболизм растения-хозяина для более эффективного поглощения и усвоения питательных веществ.
Вывод: Впервые понятна геномная основа эволюции вирулентности этих грибковых болезней, что открывает возможности для целенаправленного вмешательства.