Fusarium xylarioides, e Buedem-gebuerene Pilz verursacht "Kaffi Wëllkrankheet", déi eng Geschicht huet fir bedeitend Schued un d'Kaffikulturen ze verursaachen. Et waren Ausbrieche vun der Krankheet an den 1920er Joren, déi entspriechend geréiert goufen. Wéi och ëmmer, d'Krankheet huet sech an der Zäit erëm fusionéiert, wat zu Ausbroch gefouert huet, déi schwéier Ernteschued verursaacht hunn. Fréier Studien hunn uginn datt d'causative Pilz Spezies evoluéiert ka sinn andeems se Genen vun der verwandter Spezies kritt hunn. Eng Etude, déi de 5. Dezember 2024 publizéiert gouf, huet bestätegt datt d'Wieder-Entstoe vun Ausbrieche vun der Kaffiswuelkrankheet wéinst horizontalen Gentransfere vun der verwandter Pilzaart Fusarium oxysporum op d'causative Spezies Fusarium xylarioides war, déi d'causal Pilzaarten erlaabt huet sech z'entwéckelen a gëeegent z'erreechen. Eegeschaften fir d'Erntegung ze infizéieren, déi zu der Erhuelung vun Ausbrieche a Schued vu Kaffisplanzen féieren.
An der Gentechnik gëtt nei Gen oder DNA kënschtlech an d'Zelle vun engem Organismus transferéiert mat Vektore wéi Plasmiden oder modifizéiert Viren fir nei Fäegkeeten un en Organismus aféieren.
An der Natur fënnt d'Gentransfer oder d'Iwwerdroung vun der genetescher Informatioun an der Reproduktioun vertikal vun den Elteren an d'Nofolger vun Generatioune statt. Dëst ass eng gemeinsam Feature bei Eukaryoten, wat et hinnen erlaabt Variatioun fir Adaptatioun an Evolutioun ze kréien. Bei Prokaryote wéi a Bakterien ginn genetesch Materialien awer horizontal (oder lateral) tëscht Organismen vun der selwechter Generatioun transferéiert ouni Reproduktioun involvéiert. Dëst gëtt horizontal Gentransfer (HGT) genannt an ass deen eenzege Wee fir Bakterien nei Genen z'erreechen fir sech un negativ Selektiounsdrock unzepassen an sech fir d'Iwwerliewe z'entwéckelen. Dëst ka geschéien duerch Transfert vun DNA aus der Ëmwelt a senger Integratioun a bakterielle Chromosomen oder Plasmid (Transformatioun). Genen kënnen och horizontal vun enger Bakterie op eng aner duerch bakteriell infizéiert Virus oder Bakteriophagen (Transduktioun) transferéiert ginn oder duerch direkten horizontalen Transfert vun Genen vun enger Spenderbakterienzell an eng Empfängerzell iwwer Sex Pilus (Konjugatioun).
Och wann haaptsächlech a Prokaryoten observéiert gëtt, ass horizontal Gentransfer och mat Eukaryoten assoziéiert. Endosymbiose ass bekannt fir eng Roll an der eukaryotescher Evolutioun duerch Bakterien-Eukaryot Gentransfer gespillt ze hunn. Verschidde Fälle vun Eukaryote -Eukaryote Gentransfer goufen dokumentéiert.
De Phänomen vum horizontalen Gentransfer ass bedeitend well et zur Evolutioun bäidréit. Zum Beispill, Dëst ass verantwortlech fir d'Entwécklung vun Antibiotike-resistente / Multimedikament-resistente Stämme vu Bakterien wat e grousst ëffentlech Gesondheetsprobleem ass. An der Landwirtschaft ass d'Roll vum horizontalen Gentransfer tëscht verwandte Pilzspezialitéiten laang verdächtegt an der Erhuelung vun Ausbrieche vu Kaffi Wilt Krankheet.
Kaffi Wilt Krankheet
Kaffi ass eng wichteg kommerziell Erntegung. Seng global Maartgréisst gëtt op ongeféier $ 223 Milliarde geschat. D'Kaffiplanz gehéiert zu der Gattung Coffea. Et huet vill Arten, awer Arabica a Robusta Arten sinn déi populärste fir déi meescht vun der globaler Produktioun. Arabesch Kaffi stellt 60-80% vun der Welt Kaffi Produktioun, iwwerdeems Kaffi canephora (allgemeng bekannt als Coffea robusta) Konte fir ongeféier 20-40%.
D'Kaffiswëllkrankheet gëtt duerch e Buedemgebuerene Pilz verursaacht Fusarium xylarioides déi d'Entrée duerch d'Wuerzelen vun der Erntegung kritt fir de Xylem ze koloniséieren, deen d'Zellmauere fir Nährstoffer ofbaut. Et blockéiert d'Waasseropnahm, wat zu der Verschwanne vun de Planzen féiert. De verbonne Pilz Fusarium oxysporum ass och e Buedemgedroene Pathogen deen sech duerch infestéiert Buedem verbreet an ass verantwortlech fir d'Wëllerkrankheet a ville Kulturen wéi Panama Krankheet an Bananen, Tomate vaskulär Wëllen etc. F. oxysporum lieft op aner Planzen (wéi Bananen) mat Kaffi fir Schied intercropped awer deelt Kaffi als Host mat F. xylarioides.
Zënter den 1920er hunn d'Kaffikulturen an Afrika periodesch Ausbrieche vu Wëllkrankheet mat schiedlechen Impakt op Kaffi gelidden Produktioun a Bauereliewen, besonnesch an Äthiopien an Zentralafrika. Déi fréizäiteg Ausbrieche an den 1920er Jore goufen erfollegräich mat passenden Mëttele verwaltet, awer d'Krankheet ass an den 2000s erëm entstanen. Huet de causative Pilz Fusarium xylarioides Evolutioun no den initialen Ausbrieche an den 1920er Joren duerchzeféieren fir d'Fäegkeet ze verbesseren fir Kaffi Planzen ze infizéieren, wat zu der Erhuelung vun Ausbrieche féiert? Et goufen Indikatiounen aus Studien, datt F. xylarioides opkaf Genen fir d'Fäegkeet ze infizéieren ze verbesseren.
Historesch Genomics Studie publizéiert am Joer 2021 huet d'Iddi ënnerstëtzt datt d'arabica a robusta Kaffi Planzen deelweis ënnerscheedend Effektorgenen iwwer horizontalen Transfer vun F. oxysporum. Effektor Genen codéieren Moleküle involvéiert an der Krankheet Etablissement. Dës Genen ginn am ganze Liewenszyklus vu Pilze ausgedréckt fir de Krankheetsprozess z'ënnerstëtzen.
An der rezenter Etude, déi de 5. Dezember 2024 publizéiert gouf, hunn d'Fuerscher komparativ genomesch Analyse vun 13 historesche Stämme vun F. oxysporum fir ze verstoen wéi d'Wielkrankheet verursaacht Pilz evoluéiert an u seng Gaaschtkaffeplanzen ugepasst huet. Et gouf fonnt datt F. Xylarioides huet véier verschidde Linnen: een ugepasst un Arabica Kaffi Planzen, eent ugepasst Robusta Kaffi Planzen, an zwee historesch Linnen datt op Zesummenhang Kaffi Arten gelieft. Weider, dës Stämme haten kritesch Genen aus dem Zesummenhang kritt F. oxysporum, wat d'Krankheet verursaacht huet F. xylarioides fir d'Zellmauere vu Kaffispflanzen ze zerbriechen fir Wëllkrankheeten ze verursaachen. Den Eukaryote-Eukaryote horizontalen Gentransfer vun F. oxysporum ze maachen F. xylarioides erlaabt de fréiere Kaffi Planzen effektiv ze infizéieren d'Erhuelung vun der Coffee Wilt Krankheet méiglech mécht.
Dëst Verständnis vu wéi d'Krankheet verursaacht gëtt kann hëllefräich sinn fir landwirtschaftlech Praktiken ze feinjustéieren an Planzekrankheeten méi effektiv ze managen.
***
Referenzen:
- Universitéit vu Colorado Denver. Horizontal Gene Transfer - Aktivitéitsguide. Verfügbar um https://www.ucdenver.edu/docs/librariesprovider132/a-sync_sl/genetics/upload-2/bacterial-genetics/horizontal-gene-transfer-activity-guide.pdf
- Keeling, P., Palmer, J. Horizontale Gentransfer an der eukaryotescher Evolutioun. Nat Rev Genet 9, 605-618 (2008). https://doi.org/10.1038/nrg2386
- Peck, LD, et al. Historesch Genomik weist d'evolutiounsmechanismen hannert multiple Ausbrieche vum Hostspezifesche Kaffi Wilt Pathogen Fusarium xylarioides. BMC Genomics 22, 404 (2021). Verëffentlecht: 04. Juni 2021. DOI: https://doi.org/10.1186/s12864-021-07700-4
- Peck LD, et al. Horizontal Transferen tëscht Pilz Fusarium Spezies hunn zu successive Ausbrieche vu Kaffi Wëllkrankheet bäigedroen. PLoS Biologie. Verëffentlecht: 5. Dezember 2024. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3002480
***
