Грибок, угрожающий шоколаду, размножается клонированием, а не половым путем

Исследователи из Университета Пердью обнаружили, что грибковое заболевание, представляющее серьёзную угрозу для какао-растений, размножается клонированием.

Грибок Moniliophthora roreri вызывает монилиоз стручков (frosty pod rot) — болезнь, которая опустошила плантации какао на большей части Америк. Поскольку M. roreri принадлежит к группе грибов, образующих плодовые тела (грибы — результат полового размножения), многие исследователи и селекционеры полагали, что этот грибок размножается половым путём.

Однако исследование микологов Кэтрин Айм и Хорхе Диас-Вальдеррама показывает, что M. roreri производит миллиарды спор, уничтожающих стручки какао, путём клонирования, несмотря на наличие двух типов спаривания (грибкового эквивалента полов) и, казалось бы, функциональных генов спаривания.

Эти результаты могут помочь улучшить программы селекции какао и пролить свет на механизмы образования плодовых тел у грибов.

«Этот гриб феноменально необычен — у него есть типы спаривания, но полового размножения не происходит», — сказал Диас-Вальдеррама. Эти знания ценны как с биологической, так и с экономической точки зрения для поиска способов снижения ущерба от болезни для индустрии какао.

Какао — одна из немногих основных культур, производимых почти исключительно мелкими фермами. Нестабильность цен на какао часто делает фунгициды рискованной инвестицией. Вместо этого многие фермеры регулярно осматривают урожай на симптомы монилиоза, закапывая стручки с характерными тёмными поражениями или белым налётом, чтобы предотвратить распространение спор.

За последние 60 лет болезнь распространилась по большей части Южной Америки, всей Центральной Америке и достигла Мексики, вероятно, из-за непреднамеренной перевозки заражённых стручков. Монилиоз снизил урожайность какао в некоторых районах до 100%, вынудив многих фермеров полностью забросить плантации. Бразилия — единственная страна-производитель какао в континентальной Америке, не затронутая болезнью. Её пагубное влияние привело к тому, что основное производство какао переместилось в Западную Африку, регионы которой остаются высоко уязвимыми для болезни.

Понимание фундаментальной биологии гриба может помочь в борьбе с болезнью. Исследователи обнаружили признаки того, что грибок может размножаться половым путём: у него есть два, казалось бы, совместимых типа спаривания и, по-видимому, функциональные рецепторы половых феромонов. Однако они не нашли доказательств рекомбинации типов спаривания в природе или лаборатории, а также не существует записей о плодовых телах M. roreri — признаки того, что грибок отказался от полового размножения в пользу клонирования.

«Грибы обычно начинают размножаться клонированием, когда очень хорошо приспособлены к своей среде. С точки зрения ресурсов, половое размножение — дорого, а клонирование — дешёвый и простой способ произвести много потомства», — пояснила Айм.

Исследователи обнаружили оба типа спаривания в Южной Америке и только один тип — в Центральной Америке. Это подтверждает гипотезу о том, что болезнь возникла в Южной Америке и была недавно занесена в Центральную Америку, где быстро распространилась за счёт клонального размножения.

Исследование также показывает, что то, что некоторые учёные считали разными разновидностями гриба, на самом деле является генетическими вариациями двух типов спаривания. Результаты открывают путь для селекционных программ по изучению того, какой тип спаривания более вирулентен, и возможной разработке устойчивых сортов какао.

Исследование было опубликовано в журнале Heredity.