Spore di funghi che causano la malattia dell’appassimento del caffè. credito: kaby

I ricercatori hanno riattivato campioni del fungo che provoca l’appassimento del caffè per scoprire come si è sviluppata la malattia e come è possibile prevenirne la diffusione.

La malattia dell’appassimento del caffè è causata da un fungo che ha portato a un’epidemia devastante dagli anni ’20 nell’Africa sub-sahariana e che attualmente colpisce due dei caffè più popolari dell’Africa: Arabica e Robusta.

La nuova ricerca mostra che il fungo probabilmente ha migliorato la sua capacità di infettare le piante di caffè ottenendo geni da un fungo strettamente correlato, che causa la malattia da avvizzimento su una vasta gamma di colture, inclusa la malattia di Panama nelle banane.

I ricercatori affermano che questa conoscenza potrebbe aiutare gli agricoltori a ridurre il rischio che emergano nuovi ceppi di malattie, ad esempio non piantando caffè con altre colture o prevenendo l’accumulo di residui vegetali che possono ospitare funghi correlati.

soluzioni sostenibili

gruppo di ricerca di Università Imperiale di Londra, Il Università di Oxford, e l’organizzazione no profit agricola CABI, affermano anche che lo studio di esemplari storici nella collezione di colture CABI può fornire una vasta gamma di intuizioni su come si sviluppano le malattie delle colture e trovare modi nuovi e sostenibili per combatterle. Lo studio è stato pubblicato oggi in Genomica BMC.

La prima autrice dello studio Lily Beck insegna Scienza e soluzioni per un dottorato di ricerca in partenariato in un pianeta che cambia al Grantham Institute e al Dipartimento di scienze della vita dell’Imperial. Ha detto: “L’uso di quantità crescenti di prodotti chimici e fungicidi per combattere le malattie emergenti delle colture non è né sostenibile né conveniente per molti agricoltori.

“Se invece riusciamo a capire come si evolvono i nuovi tipi di malattie, possiamo fornire agli agricoltori le conoscenze di cui hanno bisogno per ridurre in primo luogo il rischio che emergano nuove malattie”.

Ceppi di caffè speciali

Il team ha rianimato campioni refrigerati del fungo che causa la malattia da appassimento del caffè. Ci sono stati due gravi focolai della malattia, negli anni ’20 e ’50 e tra gli anni ’90, e continua a causare danni.

Ad esempio, nel 2011, 55.000 piante di caffè Robusta sono state uccise dall’appassimento in Tanzania, distruggendo nel processo 160 trilioni di caffè, l’equivalente di oltre 22 milioni di tazze di caffè.

La pianta del caffè è stata uccisa dalla malattia dell’appassimento del caffè. credito: kaby

All’inizio di un’epidemia negli anni ’20, la malattia dell’appassimento del caffè infettò una vasta gamma di cultivar di caffè e alla fine fu tenuta sotto controllo negli anni ’50 attraverso pratiche di gestione come bruciare alberi infetti, ricercare la resistenza naturale nel caffè e programmi di allevamento che selezionato Varietà vegetali più resistenti.

Tuttavia, la malattia è riemersa negli anni ’70 e si è diffusa ampiamente negli anni ’90. Sono stati identificati due gruppi separati di malattie che infettano ciascuno specifici tipi di caffè: uno infetta il caffè Arabica in Etiopia e l’altro infetta il caffè Robusta nell’Africa orientale e centrale. Il team ha voluto indagare su come sono emersi i due ceppi.

Scambio genetico

In un laboratorio CABI sicuro, hanno risvegliato due ceppi dall’epidemia originale, raccolti negli anni ’50 e depositati nella collezione CABI, e due dei due ceppi fungini specifici del caffè, il più recente dal 2003. Poi lo hanno fatto. Ha sequenziato ed esaminato i genomi dei funghi DNA Per le prove dei cambiamenti che potrebbero aiutarli a colpire questi caffè specifici.

Hanno scoperto che i funghi più nuovi e diversificati hanno genomi più grandi rispetto ai ceppi precedenti e hanno identificato i geni che possono aiutare i funghi a superare le difese delle piante e sopravvivere all’interno delle piante causando malattie.

Questi geni sono anche molto simili a quelli di un altro fungo strettamente correlato che colpisce più di 120 colture diverse, comprese le banane nell’Africa sub-sahariana, causando la malattia di Panama, che attualmente distrugge la specie più comune oggi, la banana Cavendish. . .

Mentre è noto che i ceppi di questo fungo che infetta la banana sono in grado di scambiare geni, conferendo la capacità di infettare nuove varietà, il potenziale trasferimento dei loro geni a diverse specie di funghi non è mai stato visto prima.

Tuttavia, il team ha notato che le due specie a volte vivono molto vicino alle radici delle piante di caffè e banane, quindi è possibile che il fungo del caffè abbia acquisito questi geni benefici dal suo vicino naturale a base di banana.

Caffè e banane vengono spesso coltivati ​​insieme, poiché le piante di caffè amano l’ombra fornita dalle piante di banana più alte. I ricercatori affermano che il loro studio potrebbe indicare che non piantare insieme colture con malattie strettamente correlate, come banane e caffè, potrebbe ridurre la probabilità che emergano nuovi ceppi del fungo che uccide il caffè.

l’evoluzione dei focolai

I ricercatori stanno ora utilizzando i ceppi riattivati ​​per infettare le piante di caffè in laboratorio, al fine di studiare esattamente come il fungo infetta la pianta, il che potrebbe fornire altri modi per prevenire la diffusione della malattia.

Le idee possono essere applicate anche a piante di colture diverse, dove altri patogeni vegetali strettamente correlati possono fare salti simili, facendo emergere nuove malattie. Dopo aver dimostrato il valore dell’esame di campioni storici per le malattie delle piante, il team prevede di ripetere lo studio con altre malattie conservate nella collezione CABI, che ospita 30.000 campioni raccolti da tutto il mondo negli ultimi 100 anni.

Il ricercatore capo, il professor Timothy Barclau, del Dipartimento di zoologia di Oxford e del Dipartimento di scienze della vita dell’Imperial, ha dichiarato: “L’approccio storico ci mostra cosa succede ai patogeni delle piante prima e dopo che si verifica una nuova epidemia. Possiamo quindi studiare i meccanismi dell’evoluzione e migliorare le previsioni su come potrebbero verificarsi focolai simili in futuro.

“Il nostro obiettivo è replicare questo studio su molti agenti patogeni delle piante e, in definitiva, creare un “libro delle regole” di come si evolve la patogenicità, aiutandoci a prevenire futuri focolai ove possibile”.

Riferimento: “La genomica storica rivela i meccanismi evolutivi dietro molteplici epidemie della malattia dell’appassimento del caffè ospite Fusarium xylarioides” di Lily de Beek, Robin W. Noel, Julie Flood, Matthew Ryan e Timothy J. Baraclaw, 4 giugno 2021 e Genomica BMC.
DOI: 10.1186/s12864-021-07700-4