Gli scienziati, compresi quelli dell’Imperial College di Londra, dell’Università di Oxford e del CABI, hanno “alzato il fuoco” su come ripetuti focolai di malattia dell’appassimento del caffè abbiano minacciato le varietà arabica e robusta della nostra bevanda quotidiana preferita.
Gli scienziati, che presentano le loro scoperte sulla rivista Biologia PLoSdicono i funghi patogeniFusarium xylarioides continua a rappresentare una minaccia significativa per la produzione di caffè e i redditi nell’Africa sub-sahariana.
Il loro lavoro supporta risultati precedenti, basati su marcatori del DNA ed esperimenti di incrocio che lo suggerivano F. xylarioides è un complesso di specie contenente popolazioni distinte e specifiche dell’ospite.
Gli scienziati confermano la presenza di lignaggi geneticamente differenziati con diversa specificità dell’ospite per il caffè arabica e robusta e mostrano che l’agente patogeno fungino F. xylarioides hanno ripetutamente prelevato segmenti di DNA “trasferiti orizzontalmente” da un fungo correlato Fusarium taxa che hanno contribuito a successivi focolai della malattia.
Fonte primaria di reddito per oltre 12 milioni di famiglie
Il caffè è una fonte primaria di reddito per oltre 12 milioni di famiglie in Africa e contribuisce in misura significativa alle entrate fiscali in molti di questi paesi, con l’Etiopia, ad esempio, che registra un valore di esportazione di 762,8 milioni di dollari all’anno. Tuttavia, a partire dagli anni ’20, ripetuti focolai di malattia da avvizzimento del caffè hanno continuato a decimare la produzione di caffè nell’Africa centrale e orientale, incidendo sui raccolti e sui redditi dei coltivatori.
Nell’ambito di questo studio, gli scienziati hanno confrontato i genomi di 13 ceppi storici di F. xylarioides che abbraccia sei decenni dalla Collezione Culturale del CABI, per identificare il processo evolutivo dietro questi ripetuti focolai di malattia da appassimento del caffè.
Il dottor Matthew Ryan, responsabile della ricerca senior, risorse biologiche presso il CABI e coautore dell’articolo, l’autrice principale co-supervisionata della ricerca, la dottoressa Lily Peck, dell’Imperial College di Londra, insieme al professor Tim Barraclough dell’Università di Oxford.
Fondamentale per comprendere la struttura genetica e il potenziale evolutivo
Il dottor Peck ha affermato: “Per migliorare la gestione delle malattie causate da agenti patogeni fungini come Fusarium xylarioidesè fondamentale comprenderne la struttura genetica e il potenziale evolutivo.
“Lo abbiamo trovato F. xylarioides comprendeva almeno quattro lignaggi distinti: uno specifico per l’ospite dell’arabica, uno per la robusta e due lignaggi storici isolati da varie specie di caffè.
“La presenza/assenza di ampie regioni genomiche in questi lignaggi ha dimostrato che i trasferimenti orizzontali di geni effettori, vale a dire geni importanti per stabilire un’infezione di successo, hanno contribuito a stabilire la specificità dell’ospite.”
Il dottor Peck ha anche detto che più trasferimenti in F. xylarioides le popolazioni corrispondevano a diverse parti del Fusarium oxysporum cromosoma mobile di patogenicità e sono stati arricchiti di geni effettori e trasposoni.
I trasposoni, noti anche come “geni saltatori”, sono sequenze di DNA che possono spostarsi nei genomi. Si trovano in molti organismi, inclusi batteri, lieviti, esseri umani, topi, moscerini della frutta e rane.
La trascrittomica ha dimostrato che è altamente espresso durante l’infezione
La trascrittomica ha dimostrato che i geni effettori e altri enzimi attivi nei carboidrati importanti nella degradazione delle pareti cellulari delle piante sono altamente espressi durante l’infezione del caffè arabica da parte dei ceppi di arabica patogeni.
Il professor Barraclough ha affermato: “La condivisione diffusa di trasposoni specifici tra F. xylarioides E F. oxysporume la corrispondenza di una presunta regione trasferita orizzontalmente ad a Astronave (recentemente identificati grandi elementi mobili coinvolti nei trasferimenti genici orizzontali dei funghi), rafforzano l’inferenza dei trasferimenti orizzontali e suggeriscono che fossero coinvolti elementi mobili.
“I nostri risultati supportano l’ipotesi che i trasferimenti genici orizzontali abbiano contribuito alla ripetuta comparsa della malattia da appassimento del caffè.”
Esportazione potenzialmente redditizia di varie varietà di caffè
Il dottor Ryan ha affermato che i risultati della ricerca mostrano potenzialmente ciò che sta accadendo in modo più ampio in relazione ai funghi e offrono agli scienziati il potenziale per sviluppare ulteriormente lo studio del dottor Peck in futuro.
“Il fatto che il gene orizzontale si trasferisca tra due diverse specie di Fusarium contribuito alla ripetuta comparsa della malattia da caffè è un meccanismo chiave per comprendere cosa sta accadendo più ampiamente nei funghi – fino a che punto, semplicemente non lo sappiamo,” ha detto.
Gli scienziati suggeriscono che il trasferimento orizzontale potrebbe essersi verificato in una “nicchia condivisa”, come avviene in entrambi i casi F. xylarioides E F. oxysporum sono agenti patogeni presenti nel suolo e sono stati isolati dalle radici e dal legno degli alberi affetti dalla malattia del caffè in Etiopia e nell’Africa centrale, e dalle radici di un banano nell’Africa centrale.
Aggiungono che la conoscenza dei meccanismi di trasferimento orizzontale e dei presunti taxa donatori potrebbe aiutare a progettare future strategie di consociazione che riducano al minimo il rischio di trasferimento di geni effettori tra individui strettamente correlati. Fusarium taxa.
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