Среди патогенных грибов есть настоящие «франкенштейны», забирающие себе гены у собратьев. Гриб, вызывающий болезнь кофейного увядания, неоднократно забирал сегменты ДНК из родственного патогена, что способствовало последовательным и разрушительным вспышкам заболевания на кофейных плантациях.
Лили Пек из Имперского колледжа Лондона, Великобритания, сообщает о этом открытии в исследовании, опубликованном 5 декабря в журнале открытого доступа PLOS Biology.
В течение прошлого столетия вспышки кофейного увядания, вызываемого грибным патогеном Fusarium xylarioides, серьезно повлияли на производство кофе в странах Африки к югу от Сахары. Несмотря на то, что патоген был открыт в 1927 году, о генетике и эволюции патогена известно немного, и это понимание имеет решающее значение для управления будущими вспышками.
В новом исследовании ученые сравнили геномы 13 исторических штаммов, охватывающих шесть десятилетий и многочисленные вспышки заболеваний, чтобы изучить, как патоген развивался и адаптировался к своим растениям-хозяевам.
Они обнаружили, что F. xylarioides состоит как минимум из четырех отдельных линий: одна специализирована для жизни на растениях кофе арабика, одна адаптирована к растениям кофе робуста и две исторические линии, которые заразили несколько видов кофе.
Специфичность изолятов Gibberella xylarioides, собранных с Coffea arabica и C. canephora на сеянцах соответствующих видов-хозяев. Специфичность изолятов Fusarium xylarioides, собранных с кофе арабика и кофе робуста на сеянцах соответствующих видов-хозяев.
Источник: фотограф А. Гирма; Coffee Wilt Disease; под редакцией Джули Флуд; 2009; CAB International, Уоллингфорд, Великобритания (распространяется с разрешения в соответствии с лицензией CC BY 4.0).
Исследователи также обнаружили доказательства того, что эти штаммы неоднократно получали сегменты ДНК от другого грибного патогена, F. oxysporum, что усиливало способность F. xylarioides заражать растения кофе. Эти добавления ДНК, называемые горизонтальным переносом генов, вероятно, способствовали повторному появлению болезни кофейного увядания на африканском континенте.
Предыдущие исследования показали, что аналогичные события горизонтального переноса генов способствовали новым вспышкам других патогенов, включая те, что вызывают фитофтороз картофеля. К грибам-франкентштейнам также относятся некоторые патогены пшеницы и Aspergillus fumigatus - гриб, который чаще всего поражает людей с ослабленным иммунитетом.
Исследователи пришли к выводу, что использование методов геномики на исторических штаммах грибов, отобранных в прошлом столетии и хранящихся в коллекциях культур, предоставит эффективный способ дальнейшего изучения роли горизонтального переноса генов во вспышках грибных заболеваний.
Авторы добавляют: «Исторический подход показывает важность горизонтальных переносов и крупных мобильных элементов в возникновении новых типов заболеваний. Если мы сможем понять, как развиваются новые типы заболеваний, мы сможем дать производителям знания, необходимые им для снижения риска возникновения новых заболеваний в первую очередь».
Источник: Public Library of Science.
На заглавном фото: лист Coffea arabica, зараженный Fusarium xylarioides, патогеном сосудистого увядания и возбудителем кофейного увядания. Лист желтеет, что является типичным ранним симптомом заражения, поскольку патоген колонизирует ксилему растения. Автор фото: Лили Пек (CC BY 4.0).
Интересна тема? Подпишитесь на наши новости в ДЗЕН | Канал в Telegram | Группа Вконтакте | Дзен.новости.