Fusarium xylarioides, grundporta fungo kaŭzas "Kafvelkan malsanon" kiu havas historion de kaŭzado de signifaj damaĝoj al kafkultivaĵoj. Ekzistis ekaperoj de la malsano en 1920-aj jaroj kiuj estis administritaj konvene. Tamen, la malsano denove kunfalis ĝustatempe kaŭzante ekapojn kiuj kaŭzis severajn kultivaĵdamaĝojn. Pli fruaj studoj indikis ke la kaŭzativa funga specio eble evoluis akirante genojn de rilata specio. Studo publikigita la 5an de decembro 2024 konfirmis ke la reapero de ekaperoj de kafvelkmalsano ŝuldiĝis al horizontalaj gentranslokigoj de la rilata funga specio Fusarium oxysporum ĝis la kaŭzativa specio Fusarium xylarioides kiu permesis al la kaŭza funga specio evolui kaj akiri taŭgan. trajtoj por infekti la kultivaĵojn kondukante al reapero de eksplodoj kaj damaĝo al kafplantoj.
En genetika inĝenierado, nova geno aŭ DNA estas artefarite transdonitaj en la ĉelon de organismo uzante vektorojn kiel ekzemple plasmidoj aŭ modifitaj virusoj por enkondukado de nova kapableco al organismo.
En naturo, gentransigo aŭ transdono de genetikaj informoj okazas en reproduktado vertikale de gepatroj ĝis idoj laŭ generacioj. Tio estas komuna trajto en eŭkariotoj kiu ebligas ilin akiri varion por adaptado kaj evoluo. En prokariotoj kiel ekzemple en bakterioj, aliflanke, genetikaj materialoj estas transdonitaj horizontale (aŭ laterale) inter organismoj de la sama generacio sen implikado de reproduktado. Tio estas nomita horizontala gentransigo (HGT) kaj estas la nura maniero kiel bakterioj povas akiri novajn genojn por adaptiĝi al negativaj selektaj premoj kaj evolui por supervivo. Tio povas okazi per translokigo de DNA de la medio kaj ĝia integriĝo en bakterian kromosomon aŭ plasmidon (transformo). Genoj ankaŭ povas esti transdonitaj horizontale de unu bakterio ĝis alia per bakterio-infektanta viruso aŭ bakteriofagoj (transdukto), aŭ per rekta horizontala translokigo de genoj de donacanta bakteria ĉelo ĝis ricevantĉelo per seksa piluso (konjugacio).
Kvankam ĉefe observite en prokariotoj, horizontala gentransigo ankaŭ estas rilata al eŭkariotoj. Endosimbiozo povas esti ludinta rolon en eŭkariota evoluo tra bakteri-eŭkariota gentransigo. Pluraj kazoj de eŭkariota - eŭkariota gentransigo estis dokumentitaj.
La fenomeno de horizontala gentransigo estas signifa ĉar ĝi kontribuas al evoluo. Ekzemple, Ĉi tio respondecas pri disvolviĝo de bakterioj rezistemaj antibiotikaj/multdrog-rezistemaj, kiu estas grava problemo pri publika sano. En agrikulturo, rolo de horizontala gentransigo inter rilataj fungaj specioj estas longe suspektita en reapero de ekaperoj de kafa velko-malsano.
Kafa Malsano
Kafo estas grava komerca kultivaĵo. Ĝia tutmonda merkatgrando estas taksita esti proksimume 223 miliardoj USD. La kafplanto apartenas al genro Coffea. Ĝi havas multajn speciojn, sed Arabica kaj Robusta specioj estas la plej popularaj respondecante pri la plej granda parto de la tutmonda produktado. Araba kafo respondecas pri 60–80% de la monda kafproduktado, dum Coffea canephora (ofte konata kiel Coffea robusta) respondecas pri ĉirkaŭ 20-40%.
Kafa velko-malsano estas kaŭzita de grunda fungo Fusarium xylarioides kiu akiras eniron tra radikoj de la kultivaĵo por koloniigi la ksilemon degradante la ĉelmurojn por nutraĵoj. Ĝi blokas akvosorbadon kondukante al velkado de la plantoj. La rilata fungo Fusarium oxysporum ankaŭ estas grundoportita patogeno kiu disvastiĝas tra infektita grundo kaj respondecas pri velkado de malsano en multaj kultivaĵoj kiel ekzemple Panamo-malsano en bananoj, tomata angia velko ktp. F. oxysporum vivas sur aliaj plantoj (kiel banano) interkultivitaj kun kafo por ombro sed kunhavas kafon kiel gastiganto kun F. xylarioides.
Ekde la 1920-aj jaroj, la kafokultivaĵoj en Afriko suferspertis periodajn ekapojn de velkmalsano kun damaĝa efiko al kafo. produktado kaj porvivaĵo de farmistoj, precipe en Etiopio kaj centra Afriko. La plej fruaj ekaperoj en la 1920-aj jaroj estis sukcese administritaj uzante taŭgajn rimedojn tamen la malsano reaperis en 2000-aj jaroj. Ĉu la kaŭzativa fungo Fusarium xylarioides sperti evoluon post la komencaj eksplodoj en 1920-aj jaroj por plifortigi kapablon infekti kafplantojn kondukante al reapero de eksplodoj? Estis indikoj de studoj ke F. xylarioides akiritaj genoj por plifortigi kapablon infekti.
Historia genaro-studo publikigita en 2021 apogis la ideon ke la arabika kaj robusta kafplantoj parte akiris apartajn efektorgenojn per horizontala translokigo de F. oxysporum. Efektorgenoj ĉifras molekulojn implikitajn en malsanestablado. Tiuj genoj estas esprimitaj dum la vivociklo de fungoj por apogi malsanprocezon.
En la lastatempa studo publikigita la 5an de decembro 2024, esploristoj faris komparan genoman analizon de 13 historiaj trostreĉoj de F. oxysporum kompreni kiel velko-malsano kaŭzanta fungo evoluis kaj adaptiĝis al ĝiaj gastigaj kafplantoj. Oni trovis ke F. Xylarioides havas kvar apartajn genliniojn: unu adaptiĝis al arabikaj kafplantoj, unu adaptiĝis al robustaj kafplantoj, kaj du historiaj genlinioj kiuj vivis sur rilataj kafspecioj. Plue, tiuj trostreĉoj akiris kritikajn genojn de la rilata F. oxysporum, kiu ebligis la malsano-kaŭzanta F. xylarioides rompi la ĉelmurojn de kafplantoj por kaŭzi velkmalsanon. La eŭkariota-eŭkariota horizontala gentransigo de F. oxysporum al F. xylarioides permesis al la unua infekti kafplantojn efike ebligante reaperon de kafa velko-malsano.
Ĉi tiu kompreno de kiel la malsano estas kaŭzita povas esti helpema en fajnagordi agrikulturajn praktikojn kaj administri plantmalsanojn pli efike.
***
referencoj:
- Universitato de Kolorado Denvero. Horizontala Gentranslokigo - agad-gvidilo. Havebla ĉe https://www.ucdenver.edu/docs/librariesprovider132/a-sync_sl/genetics/upload-2/bacterial-genetics/horizontal-gene-transfer-activity-guide.pdf
- Keeling, P. , Palmer, J. Horizontala gentransigo en eŭkariota evoluo. Nat Rev Genet 9, 605-618 (2008). https://doi.org/10.1038/nrg2386
- Peck, LD, et al. Historia genaro rivelas la evoluajn mekanismojn malantaŭ multoblaj ekaperoj de la gastigant-specifa kafvelkpatogeno Fusarium xylarioides. BMC Genomics 22, 404 (2021). Eldonita: 04 junio 2021. DOI: https://doi.org/10.1186/s12864-021-07700-4
- Peck LD, et al. Horizontalaj translokigoj inter fungaj Fusarium-specioj kontribuis al sinsekvaj ekaperoj de kafa velkmalsano. PLoS Biologio. Publikigite: 5 decembro 2024. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3002480
***
