Apocalisse delle banane, parte 2 – un genomista spiega la complessa genetica del fungo che devasta le banane in tutto il mondo

Sapevi che le banane che mangi oggi lo sono non dello stesso tipo come quelli che si mangiavano qualche generazione fa?La banana che potresti aver mangiato a colazione oggi è una varietà chiamata banana Cavendish, mentre quella che si trovava nei negozi di alimentari fino agli anni '50 era una varietà chiamata Gros Michel, che fu sterminata da una malattia chiamata Fusarium wilt of banana, o FWB.

FWB di Gros Michel è stato causato da Fusarium oxysporum gara 1, un agente patogeno fungino che colpisce le banane.Questa infezione fungina uccide una pianta occupandone il sistema vascolare, bloccando il trasporto di acqua e minerali.

I biologi vegetali hanno sviluppato il FusariumVarietà Cavendish resistente in sostituzione della Gros Michel.Tuttavia, negli ultimi decenni, si è verificata una recrudescenza della FWB causata da un ceppo diverso dello stesso fungo chiamato razza tropicale 4, o TR4, sta ancora una volta minacciando la produzione mondiale di banane.

Come è successo? Fusarium oxysporum acquisire la capacità di superare la resistenza e infettare così tante piante diverse?

Il genoma in due parti di F.ossisporo

Sono un genomico che ha trascorso gli ultimi dieci anni a studiare il evoluzione genetica di Fusarium oxysporum.Come complesso di specie, F.ossisporo può causare malattie da avvizzimento e marciume radicale oltre 120 specie di piante.Anche alcuni ceppi possono farlo infettare le persone.

Nel 2010, il mio laboratorio scoperto che ciascuno F.ossisporo il genoma può essere diviso in due parti:un genoma centrale condiviso tra tutti i ceppi che codifica per funzioni domestiche essenziali e un genoma accessorio che varia da ceppo a ceppo che codifica per funzioni specializzate come la capacità di infettare una pianta ospite specifica.

Ogni specie di pianta ha una sofisticata risposta immunitaria per difendersi dall'invasione microbica.Quindi per stabilire un'infezione, ciascuno F.ossisporo Il ceppo utilizza il suo genoma accessorio per sopprimere il sistema di difesa unico di una pianta.Questa compartimentazione funzionale consente F.ossisporo per aumentare notevolmente la sua gamma di ospiti.

Nella nostra ricerca appena pubblicata, il mio team e colleghi in Cina e Sud Africa hanno scoperto che il ceppo TR4 che uccide le banane Cavendish ha un effetto diversa origine evolutiva e sequenze diverse nel suo genoma accessorio rispetto al ceppo che ha ucciso le banane Gros Michel.

Osservando l'interfaccia in cui il ceppo TR4 sta combattendo con la banana Cavendish ospite, abbiamo scoperto che alcuni dei suoi geni accessori attivati rilasciare ossido nitrico, un gas dannoso per la banana Cavendish.Questa improvvisa esplosione di gas tossici facilita l’infezione disarmando il sistema di difesa della pianta.Allo stesso tempo, il fungo si protegge aumentando la produzione di sostanze chimiche che disintossicano l’ossido nitrico.

Aumentare la diversità delle banane

Nel tracciare la diffusione globale di questa nuova versione di Fusarium oxysporum, ci siamo resi conto che una delle cause principali della recente recrudescenza di questa infezione fungina è il dominio dell’industria internazionale delle banane da parte di un singolo clone di banana.

La coltivazione di diverse varietà di banane può rendere l’agricoltura più sostenibile e ridurre la pressione delle malattie su un singolo raccolto.Agricoltori e ricercatori possono controllare l'avvizzimento del Fusarium delle banane identificando o sviluppando varietà di banane che sono tolleranti o resistente a TR4.I nostri risultati suggeriscono che un altro modo per proteggere le banane Cavendish sarebbe quello di progettare efficaci spazzini di ossido nitrico per ridurre la pressione tossica dell’esplosione di gas.

Può essere difficile immaginare come un consumatore che semplicemente si diverte a mangiare banane possa partecipare alla battaglia contro la malattia che devasta i raccolti di banane.Tuttavia, sono i consumatori a determinare il mercato e gli agricoltori sono costretti a coltivare ciò che il mercato richiede.

Puoi contribuire ad aumentare la diversità delle banane nel tuo supermercato provando intenzionalmente una o più delle altre centinaia di altre varietà di banane esistenti quando si presentano lì.È inoltre possibile acquistare varietà locali di altri frutti e prodotti agricoli contribuire a preservare la diversità vegetale e sostenere i coltivatori locali.

La collaborazione tra scienziati, agricoltori, industria e consumatori di tutto il mondo può aiutare a evitare future carenze di banane e altre colture.