جراثيم الفطريات المسؤولة عن مرض ذبول القهوة. الائتمان: كابي
قام الباحثون بإنعاش عينات من الفطريات التي تسبب ذبول القهوة لمعرفة كيف تطور المرض وكيف يمكن منع انتشاره.
مرض ذبول القهوة ناتج عن فطر تسبب في أوبئة مدمرة منذ عشرينيات القرن الماضي في إفريقيا جنوب الصحراء الكبرى ويؤثر حاليًا على اثنين من أكثر أنواع القهوة شعبية في إفريقيا: أرابيكا وروبوستا.
“إذا تمكنا من فهم كيفية تطور أنواع جديدة من الأمراض ، يمكننا أن نوفر للمنتجين المعرفة التي يحتاجون إليها للحد من مخاطر ظهور أمراض جديدة. “- زنبق بيك
يُظهر البحث الجديد أن الفطر من المحتمل أن يزيد من قدرته على إصابة أشجار البن عن طريق الحصول على جينات من فطر وثيق الصلة ، والذي يسبب مرض الذبول في مجموعة واسعة من المحاصيل ، بما في ذلك مرض بنما في الموز.
Les chercheurs affirment que ces connaissances pourraient aider les agriculteurs à réduire le risque d’émergence de nouvelles souches de maladies, par exemple en ne plantant pas de café avec d’autres cultures ou en empêchant l’accumulation de débris végétaux qui pourraient abriter le champignon وصل.
حلول مستدامة
فريق البحث ، جامعة لندن الامبرياليه، ال جامعة أكسفورد، والجمعية الزراعية غير الربحية CABI ، يقولون أيضًا إن دراسة العينات التاريخية في مجموعة المحاصيل في CABI يمكن أن توفر ثروة من المعلومات حول تطور أمراض المحاصيل وإيجاد طرق مستدامة جديدة لمكافحتها. تم نشر الدراسة اليوم في علم الجينوم BMC.
تدرس الكاتبة الأولى للدراسة ، ليلي بيك ، العلوم والحلول لشراكة تدريب الدكتوراه في كوكب متغير في معهد جرانثام وقسم علوم الحياة في إمبريال أويل. وقالت: “إن استخدام كميات متزايدة باستمرار من الكيماويات ومبيدات الفطريات للسيطرة على أمراض المحاصيل الناشئة ليس مستدامًا ولا ميسور التكلفة بالنسبة للعديد من المزارعين.
“إذا استطعنا بدلاً من ذلك فهم كيفية تطور أنواع جديدة من الأمراض ، فيمكننا أن نوفر للمزارعين المعرفة التي يحتاجون إليها لتقليل مخاطر ظهور أمراض جديدة في المقام الأول. “
سلالات القهوة المحددة
أعاد الفريق إحياء عينات مجمدة مبردة من الفطريات التي تسبب مرض ذبول القهوة. كان هناك تفشيان خطيران للمرض ، في عشرينيات وخمسينيات القرن الماضي وتسعينيات القرن العشرين ، ولا يزال يتسبب في أضرار.
على سبيل المثال ، في عام 2011 ، قُتلت 55000 شجرة بن روبوستا بسبب الذبول في تنزانيا ، مما أدى إلى تدمير 160 طنًا من القهوة ، أي ما يعادل أكثر من 22 مليون فنجان قهوة.
شجرة قهوة ماتت بمرض ذبول البن. الائتمان: كابي
خلال الوباء الذي بدأ في عشرينيات القرن الماضي ، أصاب مرض ذبول البن مجموعة واسعة من أصناف البن ، وتم السيطرة عليه أخيرًا في الخمسينيات من القرن الماضي من خلال ممارسات الإدارة مثل حرق الأشجار المصابة ، والبحث عن مقاومة القهوة الطبيعية وبرامج التربية التي اختيار أصناف نباتية أكثر مقاومة.
ومع ذلك ، فقد ظهر المرض مرة أخرى في السبعينيات وانتشر على نطاق واسع في تسعينيات القرن العشرين. تم تحديد مجموعتين مختلفتين من الأمراض ، كل منها يصيب أنواعًا معينة فقط من القهوة: أحدهما يصيب بن أرابيكا في إثيوبيا والآخر يصيب بن روبوستا في شرق ووسط أفريقيا. أراد الفريق دراسة كيفية ظهور السلالتين.
التبادل الجيني
في معمل CABI آمن ، أيقظوا سلالتين من الفاشية الأصلية ، تم جمعهما في الخمسينيات من القرن الماضي وتم إيداعهما في مجموعة CABI ، وسلالتين لكل من السلالتين الفطريتين المخصصتين للقهوة ، والتي يرجع تاريخها إلى عام 2003. ثم قاموا بتسلسل وفحص جينومات الفطريات الحمض النووي للحصول على دليل على التغييرات التي يمكن أن تساعدهم في إصابة أنواع القهوة المحددة هذه.
اكتشفوا أن الفطريات الخاصة بالسلالة الجديدة لها جينومات أكبر من السلالات السابقة ، وحددوا الجينات التي يمكن أن تساعد الفطريات في التغلب على دفاعات النبات والبقاء على قيد الحياة في النباتات لإحداث المرض.
تم العثور على هذه الجينات أيضًا لتكون مشابهة جدًا لتلك الموجودة في فطر مختلف ووثيق 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 الأنواع شيوعًا اليوم. ، موز كافنديش. .
بينما من المعروف أن سلالات هذه الفطريات التي تصيب الموز قادرة على تبادل الجينات ، مما يمنح القدرة على إصابة أصناف جديدة ، فإن النقل المحتمل لجيناتها إلى أنواع أخرى من الفطريات لم يسبق رؤيته من قبل.
ومع ذلك ، يلاحظ الفريق أن النوعين يعيشان في بعض الأحيان على مقربة من جذور نباتات البن والموز ، ولذا فمن الممكن أن تكون فطريات القهوة قد حصلت على هذه الجينات المفيدة من جارتها الطبيعية التي تعتمد على الموز.
غالبًا ما تُزرع القهوة والموز معًا ، حيث تحب أشجار البن الظل الذي يوفره الموز الأكبر حجمًا. يقول الباحثون إن دراستهم يمكن أن تشير إلى أن عدم زراعة المحاصيل ذات الأمراض الوثيقة الصلة ببعضها البعض ، مثل الموز والقهوة ، قد يقلل من احتمالية تطور سلالات جديدة من فطريات القهوة القاتلة.
تطور الأوبئة
يستخدم الباحثون الآن السلالات المعاد تنشيطها لإصابة نباتات البن في المختبر ، لدراسة كيفية إصابة الفطر للنبات بالضبط ، مما قد يوفر طرقًا أخرى لمنع المرض من الانتشار.
“هدفنا هو تكرار هذه الدراسة للعديد من مسببات الأمراض النباتية ، وربما كتابة” كتاب قواعد “حول تطور الإمراضية ، مما يساعدنا على منع تفشي الأمراض في المستقبل إلى أقصى حد ممكن”. – البروفيسور تيموثي باراكلو
يمكن أيضًا تطبيق المعرفة على نباتات المحاصيل المختلفة ، حيث يمكن لمسببات الأمراض النباتية الأخرى ذات الصلة الوثيقة أن تحقق تقدمًا مماثلاً ، مما يتسبب في ظهور أمراض جديدة. بعد إظهار قيمة فحص العينات التاريخية لأمراض النبات ، يخطط الفريق لتكرار الدراسة مع أمراض أخرى مخزنة في مجموعة CABI ، والتي تضم 30.000 عينة تم جمعها من جميع أنحاء العالم خلال المائة عام الماضية.
قال الباحث الرئيسي البروفيسور تيموثي باراكلاو ، من قسم علم الحيوان في أكسفورد وقسم علوم الحياة في إمبريال أويل: “يوضح لنا النهج التاريخي ما يحدث لمسببات الأمراض قبل وبعد وباء مرض جديد. يمكننا بعد ذلك دراسة آليات التطور وتحسين التنبؤات حول كيفية حدوث أوبئة مماثلة في المستقبل.
“هدفنا هو تكرار هذه الدراسة للعديد من مسببات الأمراض النباتية ، وربما كتابة” كتاب قواعد “حول تطور الإمراضية ، مما يساعدنا على منع تفشي الأمراض في المستقبل إلى أقصى حد ممكن”.
المرجع: “الجينوميات التاريخية تكشف عن الآليات التطورية وراء الفاشيات المتعددة لمرض ذبول القهوة الخاص بالمضيف Fusarium xylarioides” بقلم ليلي د. و علم الجينوم BMC.
DOI: 10.1186 / s12864-021-07700-4
