Исследователи "оживили" 70-летний грибок, убивающий кофе, чтобы бороться с болезнью

Ученые "реанимировали" образцы грибка, вызывающего вилт кофе, чтобы понять, как болезнь эволюционировала и как предотвратить ее распространение.

Болезнь увядания кофе (Coffee Wilt Disease) вызывается грибком, который с 1920-х годов приводит к разрушительным вспышкам в странах Африки к югу от Сахары. Сейчас он поражает два самых популярных в Африке сорта кофе: Арабику и Робусту.

Новое исследование показывает, что грибок, вероятно, усилил свою способность заражать кофейные растения, получив гены от близкородственного грибка, вызывающего болезнь увядания у широкого спектра сельхозкультур, включая панамскую болезнь бананов.

Это знание может помочь фермерам снизить риск появления новых штаммов болезни, например, избегая совместной посадки кофе с другими культурами или предотвращая накопление растительных остатков, в которых может обитать родственный грибок.

Исследовательская группа из Имперского колледжа Лондона, Оксфордского университета и некоммерческой организации CABI также считает, что изучение исторических образцов в коллекции культур CABI может дать множество сведений об эволюции болезней растений и помочь найти новые, устойчивые способы борьбы с ними. Исследование опубликовано в BMC Genomics.

Как изучали грибок

Команда "оживила" криогенно замороженные образцы грибка, вызывающего вилт кофе. Было две серьезные вспышки болезни: в 1920-1950-х годах и между 1990-2000-ми. Болезнь все еще наносит ущерб. Например, в 2011 году в Танзании она погубила 55 000 деревьев Робусты, уничтожив 160 тонн кофе — эквивалент более 22 миллионов чашек.

Вспышка 1920-х была взята под контроль к 1950-м с помощью мер: сжигание зараженных деревьев, поиск естественной устойчивости и селекция. Однако болезнь вновь появилась в 1970-х и широко распространилась в 1990-2000-х. Выделили две популяции, каждая поражающая определенный сорт: одна — Арабику в Эфиопии, другая — Робусту в Восточной и Центральной Африке.

В безопасной лаборатории CABI ученые "разбудили" два штамма из первоначальной вспышки (собраны в 1950-х) и по два штамма от каждой из новых, специфичных к сорту, популяций (самый свежий образец — 2003 года). Затем они секвенировали геномы грибков.

Ключевое открытие

Обнаружено, что у новых, специфичных к сорту грибков геномы больше, чем у ранних штаммов. Выявлены гены, которые могли помочь грибкам преодолеть защиту растений и выжить внутри них, вызывая болезнь.

Эти гены оказались очень похожи на гены другого, близкородственного грибка, поражающего более 120 различных культур, включая бананы в Африке (вызывает панамскую болезнь, которая сейчас губит популярный сорт Кавендиш).

Хотя известно, что штаммы этого бананового грибка могут обмениваться генами, потенциальный перенос их генов к другому виду грибов ранее не наблюдался. Однако два вида иногда живут в непосредственной близости на корнях кофе и бананов, поэтому возможно, что кофейный грибок получил эти полезные гены от своего соседа.

Практические выводы и будущие планы

Кофе и бананы часто выращивают вместе, так как кофейные растения любят тень от более высоких банановых. Исследование предполагает, что отказ от совместного выращивания культур с близкородственными болезнями (как банан и кофе) может снизить вероятность эволюции новых штаммов грибка, убивающего кофе.

Сейчас ученые используют "оживленные" штаммы для заражения кофейных растений в лаборатории, чтобы изучить механизм заражения и найти другие способы предотвращения болезни.

Полученные данные можно применить и к другим культурам, где родственные патогены растений могут совершать аналогичные "прыжки", вызывая новые болезни. Показав ценность изучения исторических образцов, команда планирует повторить исследование с другими болезнями из коллекции CABI, где хранится 30 000 образцов, собранных по всему миру за последние 100 лет.