Научный взгляд: как спасти бананы от фузариозного увядания

Бананам, которые мы покупаем в супермаркете, грозит гибель из-за болезни — фузариозное увядание бананов Fusarium wilt of banana (FWB), вызываемой патогеном Fusarium oxysporum f. sp. cubense (Foc) тропической расы 4 (TR4).

Ученые Университета Массачусетса установили, что фитопатоген Foc TR4 произошел не от штамма, уничтожившего коммерческие банановые культуры в 1950-х годах, и вирулентность этого нового штамма обусловлена некоторыми вспомогательными генами, которые связаны с производством оксида азота.

Сегодня самым популярным видом коммерческих бананов является сорт «кавендиш», который был выведен как устойчивый к болезням ответ на вымирание в середине прошлого века сорта «грос мишель». Около 40 лет сорт банана «кавендиш» произрастал на огромных монокультурных плантациях, которые обеспечивали большую часть мирового коммерческого урожая бананов.

Но в 1990-х годах произошла очередная вспышка бананового увядания, которая распространилась, как лесной пожар, из Юго-Восточной Азии в Африку и Центральную Америку.

Fusarium oxysporum представляет собой не один вид, а «видовой комплекс» с сотнями различных разновидностей, специализирующихся на поражении различных растений-хозяев. Эти разновидности определяются приобретением специфических для штамма вспомогательных генов в дополнение к общему основному геному.

Фитопатоген Foc TR4, уничтожающий бананы «кавендиш», содержит несколько вспомогательных генов, связанных с производством оксида азота, который, по-видимому, является ключевым фактором вирулентности TR4.

Чтобы прийти к такому выводу, исследователи секвенировали и сравнили 36 различных штаммов Foc, собранных со всего мира, включая штаммы, поражающие бананы сорта «грос мишель». Затем было установлено: для того чтобы проникнуть в организм хозяина, Foc TR4 использует некоторые вспомогательные гены для производства и детоксикации грибкового оксида азота. Ученые пока не знают, как именно это способствует заражению банана «кавендиш», но они смогли определить, что вирулентность Foc TR4 значительно снижается, когда удаляются два гена, контролирующие производство оксида азота, что открывает множество стратегических возможностей для контроля распространения Foc TR4.

Однако ученые отмечают, что главная проблема бананов — это практика монокультуры. В отсутствии севооборота сельскохозяйственная культура становится легкой мишенью для патогенов.

Изучением карантинных и других особо опасных грибных возбудителей болезней занимаются в научных подразделениях Всероссийского центра карантина растений Россельхознадзора (ФГБУ «ВНИИКР»). Выявление грибных фитопатогенов в семенном и посадочном материале аккредитованными лабораториями ФГБУ «ВНИИКР» предотвращает риск проникновения и распространения возбудителей болезней на территории Российской Федерации.

Источник: Virulence of the banana wilt-causing fungal pathogen Fusarium oxysporum tropical race 4 is mediated by nitric oxide biosynthesis and accessory genes, Nature Microbiology (2024). DOI: 10.1038/s41564-024-01779-7