Люди любят бананы. Мы съедаем около 100 миллиардов бананов в год или 273 миллиона бананов в день. Мы также выращиваем около 1000 сортов бананов, но есть одна загвоздка; один из этих сортов, банан Кавендиш, составляет около 50% мирового производства. Всякий раз, когда вы идете за бананом, особенно если он в супермаркете, скорее всего, это банан Кавендиш.

Это также не первый доминирующий сорт. До Кавендиша у нас был банан Грос Мишель, который доминировал на мировых рынках. Однако в начале 20 века банан Грос Мишель был поставлен на колени из-за грибка: Фузариум оксиспорум . В частности, он был атакован штаммом этого гриба R1. Это вызвало фузариозное увядание, также известное как панамская болезнь, что привело к почти исчезновению сорта Грос Мишель. Банановая промышленность отреагировала на это внедрением банана Кавендиш, который был устойчив к R1. Однако это решение было лишь временным.

К концу 20-го века штамм того же самого Фузариоз появились виды (но гораздо более опасные). Теперь штамм (названный TR4) был обнаружен на банановых плантациях в Азии, Австралии, Африке и Латинской Америке. Его распространение встревожило ученых и представителей отрасли, поскольку, похоже, он заражает бананы Кавендиш, а также ряд других сортов.

Можем ли мы остановить это на этот раз?

Не первое наше банановое родео

«Тот банан, который мы едим сегодня, отличается от того, который ели ваши бабушка и дедушка. Те старые бананы, бананы Гро-Мишель, функционально вымерли, став жертвами первой вспышки фузариоза в 1950-х годах». — говорит Ли-Джун Ма, профессор биохимии и молекулярной биологии Массачусетского университета в Амхерсте и старший автор статьи.

Учёные и производители уже вспоминают, что случилось с Гро-Мишель. Однако все уже не так, как было 100 лет назад. Исследователи гораздо лучше подготовлены к пониманию этих инфекций и борьбе с ними.

«Последние 10 лет мы изучали эту новую вспышку бананового увядания», — говорит Ма, эксперт в области Фузариум оксиспорум который представляет собой не один вид, а «видовой комплекс» с сотнями различных разновидностей, специализирующихся на поражении разных растений-хозяев. Эти разновидности определяются приобретением дополнительных генов, специфичных для штамма, в дополнение к общему основному геному. «Теперь мы знаем, что патоген TR4, уничтожающий бананы Кавендиш, не произошел от расы, которая уничтожила бананы Гро-Мишель. Геном TR4 содержит некоторые дополнительные гены, которые связаны с выработкой оксида азота, который, по-видимому, является ключевым фактором вирулентности TR4».

В ходе исследования ученые определили генетические и биохимические факторы, лежащие в основе вирулентности TR4. В отличие от своего предшественника R1, у TR4 отсутствуют дополнительные хромосомы, которые обычно несут гены вирулентности у других штаммов Fusarium. Однако это компенсируется набором дополнительных генов, встроенных в его основные хромосомы.

При заражении TR4 вызывает всплеск выработки оксида азота (NO) в митохондриях. Считается, что этот выброс NO подавляет защитные механизмы банана. В частности, это может повлиять на способность растения справляться с клеточным стрессом.

Отпор

Новое исследование не дает панацеи от бананового патогена, но оно приближает нас к решению. Например, одним из многообещающих направлений является разработка поглотителей NO. Эти соединения могут нейтрализовать выброс NO, вызванный TR4, тем самым защищая банановые растения от инфекции.

Однако в свете этих результатов становится ясно, что для борьбы с распространением TR4 необходим многогранный подход. Результаты исследования молекулярных механизмов вирулентности TR4 обеспечивают основу для разработки целевых стратегий по управлению и смягчению его воздействия.

Однако до того, как это будет проверено, карантин и сдерживание остаются передовой защитой от TR4. Учитывая способность гриба сохраняться в почве десятилетиями, предотвращение его распространения в новые регионы имеет первостепенное значение. Это требует скоординированных усилий на национальном и международном уровнях, включая строгие карантинные меры, мониторинг банановых плантаций и быстрое реагирование на вспышки.

Мы воспринимаем бананы как нечто само собой разумеющееся, но сталкиваемся с серьезной банановой угрозой. И это больше, чем просто незначительная проблема — она может угрожать продовольственной безопасности в некоторых регионах. Будущее бананов зависит от действий, которые мы предпринимаем сегодня. Будь то инновационные исследования, строгие меры сдерживания или выведение устойчивых сортов, борьба с TR4 требует глобальных усилий. Время действовать сейчас.

Ссылка в журнале: Вирулентность грибкового патогена, вызывающего банановое увядание, Fusarium oxysporum тропической расы 4, опосредуется биосинтезом оксида азота и дополнительными генами. Природная микробиология (2024). DOI: 10.1038/s41564-024-01779-7