Forscher haben herausgefunden, wie sich drei Pilzkrankheiten zu einer tödlichen Bedrohung für die Bananen der Welt entwickelt haben.
Die Entdeckung, online berichtet in PLoS Genetics, Forscher besser auszustatten, um robustere, krankheitsresistente Bananenpflanzen und wirksamere Krankheitsvorbeugungsbehandlungen zu entwickeln.
"Die Cavendish-Bananenpflanzen stammen alle aus einer Pflanze und haben als Klone alle den gleichen Genotyp - und das ist ein Rezept für eine Katastrophe."
"Wir haben gezeigt, dass zwei der drei schwerwiegendsten Bananenpilzerkrankungen virulenter geworden sind, indem sie ihre Fähigkeit, die Stoffwechselwege der Bananen zu manipulieren und ihre Nährstoffe zu nutzen, erhöhen", sagt Davis-Pflanzenpathologe Ioannis Stergiopoulos, der an der Universität von Kalifornien arbeitete Bemühung, zwei der Pilzgenome zu sequenzieren.
"Diese parallele Veränderung im Stoffwechsel des Erregers und der Wirtspflanze wurde bisher übersehen und könnte einen" molekularen Fingerabdruck "des Anpassungsprozesses darstellen", sagt er. "Es ist wirklich ein Weckruf an die Forschungsgemeinschaft, ähnliche Mechanismen zwischen Pathogenen und ihren Pflanzenwirten zu untersuchen."
Bananen haben ein Imageproblem
Die Banane ist eines der fünf wichtigsten Grundnahrungsmittel der Welt. Über 100 Millionen Tonnen Bananen werden jährlich in fast 120-Ländern produziert. Aber die Frucht leidet an einem "Image-Problem", das den Konsumenten den Anschein gibt, dass es immer verfügbar ist und immer verfügbar sein wird, sagt Stergiopoulos. Es ist ein Imageproblem, von dem er befürchtet, dass es für die gesamte Bananenindustrie in naher Zukunft fatal sein könnte.
In der Realität könnte die globale Bananenindustrie in nur 5 bis 10 Jahren durch schnell fortschreitende Pilzkrankheiten ausgelöscht werden. Und das wäre für Millionen von Kleinbauern, die auf die Früchte angewiesen sind, um Nahrungsmittel, Ballaststoffe und Einkommen zu erwirtschaften, verheerend. Bereits Sigatoka - ein Komplex mit drei Pilzkrankheiten - reduziert die Bananenerträge um 40 Prozent.
Die drei Pilzkrankheiten des Sigatoka-Komplexes - gelbe Sigatoka (Pseudocercospora musae), Eumusae Blattfleck (Pseudocercospora eumusae) und schwarze Sigatoka (Pseudocercospora feigensis) Im letzten Jahrhundert als zerstörerische Krankheitserreger Der Eumusae-Blattfleck und der schwarze Sigatoka sind jetzt am verheerendsten, wobei der schwarze Sigatoka weltweit die größte Einschränkung der Bananenproduktion darstellt.
Die ständige Bedrohung durch die Krankheit erfordert, dass die Landwirte jedes Jahr 50-Fungizidanwendungen bei ihren Bananenpflanzen durchführen, um die Krankheit zu bekämpfen.
"Dreißig bis 35 Prozent der Bananenproduktionskosten sind in Fungizidanwendungen", sagt Stergiopoulos. "Weil sich viele Landwirte das Fungizid nicht leisten können, bauen sie Bananen von geringerer Qualität an, die ihnen weniger Einkommen bringen."
Und für diejenigen Landwirte, die sich Fungizid leisten können, stellen die Anwendungen Risiken für die Umwelt und die menschliche Gesundheit dar.
Um die Sache noch schlimmer zu machen, sind alle kommerziellen "Dessert" -Bananen, die am häufigsten in Lebensmittelgeschäften zu finden sind, von der Sorte Cavendish. Und im Gegensatz zu einer Tomate oder grünen Bohne, die aus Samen gezogen wird, werden Bananen aus Stecklingen gezogen.
"Die Cavendish-Bananenpflanzen stammen alle aus einer Pflanze und haben als Klone alle den gleichen Genotyp - und das ist ein Rezept für eine Katastrophe", sagt Stergiopoulos und stellt fest, dass eine Krankheit, die eine Pflanze töten kann, sie alle töten könnte.
Wie die Pilze angreifen
Stergiopoulos und Kollegen sequenzierten die Genome von Eumusae-Blattflecken und schwarzem Sigatoka und verglichen ihre Ergebnisse mit der zuvor sequenzierten gelben Sigatoka-Genomsequenz.
Sie entdeckten, dass dieser Krankheitskomplex für Bananenpflanzen tödlich ist, nicht nur indem er das Immunsystem der Pflanze zum Erliegen bringt, sondern auch den Stoffwechsel der Pilze an den der Wirtspflanzen anpasst. Dadurch können die angreifenden Pilze Enzyme produzieren, die die Zellwände der Pflanze abbauen. Dies ermöglicht den Pilzen, sich von den Zuckern und anderen Kohlenhydraten der Pflanze zu ernähren.
"Jetzt kennen wir zum ersten Mal die genomische Basis der Virulenz bei diesen Pilzkrankheiten und das Muster, nach dem sich diese Krankheitserreger entwickelt haben", sagt Stergiopoulos.
Weitere Forscher leisteten Beiträge von UC Davis und dem CBS-KNAW Pilz-Biodiversitätszentrum der Königlich Niederländischen Akademie der Künste und Wissenschaften in Utrecht, Niederlande.
Finanzielle Unterstützung für die Studie kam von UC Davis Fakultät Startup-Fonds.
Quelle: UC Davis
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