科學(xué)家們可能已經(jīng)找到了一種拯救香蕉免于滅絕的方法

你知道嗎，你今天吃的香蕉是不是同一類(lèi)型就像幾代人以前吃的一樣？

你今天早餐可能吃的香蕉是一種叫做卡文迪什香蕉的品種，而直到 1950 年代還在雜貨店的香蕉是一種叫做格羅斯米歇爾的品種，它被一種叫做香蕉鐮刀菌枯萎病或 FWB 的疾病消滅了。

格羅斯·米歇爾（Gros Michel）的FWB是由以下原因引起的尖孢鐮刀菌第1回合，一種影響香蕉的真菌病原體。這種真菌感染通過(guò)占據(jù)植物的維管系統(tǒng)來(lái)殺死植物，阻斷水和礦物質(zhì)的運(yùn)輸。

植物生物學(xué)家開(kāi)發(fā)了枯萎-抗性卡文迪什品種取代格羅斯米歇爾。然而，在過(guò)去的幾十年里，F(xiàn)WB的死灰復(fù)燃是由一種名為熱帶種族 4，或 TR4，再次威脅著全球香蕉生產(chǎn)。

是怎么做到的尖孢鐮刀菌獲得克服耐藥性并感染這么多不同植物的能力？

尖孢鐮刀菌的兩部分基因組

我是一名基因組學(xué)家世衛(wèi)組織在過(guò)去十年中一直在研究的遺傳進(jìn)化尖孢鐮刀菌.作為一個(gè)物種復(fù)合體，尖孢鐮刀菌可引起枯萎病和根腐病超過(guò)120種植物.某些菌株也可以感染人.

2010年我的實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)每個(gè)尖孢鐮刀菌基因組可以是分為兩部分：所有菌株共享的核心基因組，編碼基本的管家功能，以及因菌株而異的輔助基因組，編碼特殊功能，如感染特定植物宿主的能力。

每種植物都有復(fù)雜的免疫反應(yīng)來(lái)抵御微生物的入侵。因此，要建立感染，每個(gè)尖孢鐮刀菌菌株利用其輔助基因組來(lái)抑制植物獨(dú)特的防御系統(tǒng)。這種功能性區(qū)隔允許尖孢鐮刀菌以大大增加其主機(jī)范圍。

在我們新發(fā)表的研究中，我的團(tuán)隊(duì)和中國(guó)和南非的同事發(fā)現(xiàn)，殺死卡文迪什香蕉的TR4菌株具有不同的進(jìn)化起源以及與殺死Gros Michel香蕉的菌株相比，其輔助基因組中的不同序列。

通過(guò)觀察TR4菌株與其卡文迪什香蕉宿主對(duì)抗的界面，我們發(fā)現(xiàn)它的一些激活的輔助基因釋放一氧化氮，一種對(duì)卡文迪什香蕉有害的氣體。

這種突然爆發(fā)的有毒氣體通過(guò)解除植物的防御系統(tǒng)來(lái)促進(jìn)感染。同時(shí)，這種真菌通過(guò)增加產(chǎn)生解毒一氧化氮的化學(xué)物質(zhì)來(lái)保護(hù)自己。

增加香蕉的多樣性

在追蹤這個(gè)新版本的全球傳播時(shí)尖孢鐮刀菌，我們意識(shí)到，最近這種真菌感染卷土重來(lái)的一個(gè)主要原因是國(guó)際香蕉產(chǎn)業(yè)的主導(dǎo)地位。香蕉的單克隆.

種植不同品種的香蕉可以使農(nóng)業(yè)更具可持續(xù)性，并減少對(duì)單一作物的疾病壓力。農(nóng)民和研究人員可以通過(guò)識(shí)別或開(kāi)發(fā)具有以下特征的香蕉品種來(lái)控制香蕉的鐮刀菌枯萎病寬容或耐藥性到 TR4。

我們的研究結(jié)果表明，保護(hù)卡文迪什香蕉的另一種方法是設(shè)計(jì)有效的一氧化氮清除劑，以降低氣體爆炸的有毒壓力。

很難想象一個(gè)只是喜歡吃香蕉的消費(fèi)者如何能夠參與到對(duì)抗毀滅性香蕉作物的疾病的斗爭(zhēng)中。然而，消費(fèi)者決定了市場(chǎng)，農(nóng)民被迫種植市場(chǎng)需要的東西。

您可以通過(guò)有意識(shí)地嘗試一種或多種其他香蕉來(lái)幫助增加超市中香蕉的多樣性數(shù)以百計(jì)的其他現(xiàn)有香蕉品種當(dāng)他們出現(xiàn)在那里時(shí)。您還可以購(gòu)買(mǎi)當(dāng)?shù)仄贩N的其他水果和農(nóng)產(chǎn)品有助于保護(hù)植物多樣性并支持當(dāng)?shù)胤N植者。

世界各地的科學(xué)家、農(nóng)民、工業(yè)界和消費(fèi)者之間的合作可以幫助避免未來(lái)香蕉和其他作物的短缺。

馬麗軍，生物化學(xué)和分子生物學(xué)教授，馬薩諸塞大學(xué)阿默斯特分校

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