70 년 된 치명적인 커피 균이 과학자들에 의해 부활되었습니다.

커피 시들음병을 일으키는 곰팡이 포자. 신용 : kaby

연구원들은 커피 시들음을 유발하는 곰팡이 샘플을 재 활성화하여 질병이 어떻게 발생하고 어떻게 확산을 예방할 수 있는지 발견했습니다.

커피 시들음병은 1920 년대 이후 사하라 사막 이남의 아프리카에서 엄청난 발병을 일으킨 곰팡이에 의해 발생하며 현재 아프리카에서 가장 인기있는 두 커피 인 아라비카와 로부스타에 영향을 미칩니다.

“새로운 유형의 질병이 어떻게 진화하는지 이해할 수 있다면, 우리는 농부들에게 새로운 질병 발생 위험을 줄이는 데 필요한 지식을 제공 할 수 있습니다.” – 릴리 벡

새로운 연구에 따르면이 곰팡이는 바나나의 파나마 병을 포함한 다양한 작물에 시들음병을 일으키는 밀접하게 관련된 곰팡이에서 유전자를 얻음으로써 커피 식물을 감염시키는 능력을 향상 시켰을 가능성이 있습니다.

연구원들은이 지식이 예를 들어 다른 작물과 함께 커피를 심지 않거나 관련 진균을 품을 수있는 식물 잔류 물의 축적을 방지함으로써 농부들이 새로운 질병 균주의 출현 위험을 줄이는 데 도움이 될 수 있다고 말합니다.

지속 가능한 솔루션

연구팀 런던 임페리얼 대학교, 옥스퍼드 대학교, 농업 비영리 단체 인 CABI는 또한 CABI 문화 수집품에서 역사적 표본을 연구하면 작물 질병이 어떻게 발생하는지에 대한 풍부한 통찰력을 제공하고이를 퇴치 할 새롭고 지속 가능한 방법을 찾을 수 있다고 말합니다. 이 연구는 오늘 발표되었습니다. BMC 유전체학.

연구 제 1 저자 인 Lily Beck은 Grantham Institute와 Imperial의 생명 과학과에서 변화하는 행성에서 박사 교육 파트너십을위한 과학 및 솔루션을 가르칩니다. 그녀는 “새로운 작물 질병과 싸우기 위해 점점 더 많은 양의 화학 물질과 살균제를 사용하는 것은 많은 농부들에게 지속 가능하지도 않고 감당할 수없는 일입니다.

“대신 우리가 새로운 유형의 질병이 어떻게 진화하는지 이해할 수 있다면, 우리는 농민들에게 처음에 새로운 질병의 위험을 줄이는 데 필요한 지식을 제공 할 수 있습니다.”

특별한 커피 품종

팀은 커피 시들음병을 일으키는 곰팡이의 냉장 샘플을 되살 렸습니다. 이 질병은 1920 년대와 1950 년대와 1990 년대 사이에 두 번의 심각한 발병이 있었으며 계속해서 피해를 입 힙니다.

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예를 들어, 2011 년 탄자니아에서 55,000 그루의 로부스타 커피 나무가 시들음으로 죽어 그 과정에서 160 조 개의 커피가 파괴되었습니다. 이는 2,200 만 개가 넘는 커피 잔에 해당합니다.

커피 시들음병

커피 식물이 커피 시들음병으로 죽었습니다. 신용 : kaby

1920 년대 발병 초기에 커피 시들음병은 다양한 커피 품종에 감염되었고 결국 1950 년대에 감염된 나무를 태우고 커피에 대한 자연 저항력을 찾는 것과 같은 관리 관행을 통해 통제되었습니다. 선택 더 저항성 식물 품종.

그러나이 질병은 1970 년대에 다시 출현하여 1990 년대에 널리 퍼졌습니다. 각각 특정 유형의 커피를 감염시키는 두 가지 질병 그룹이 확인되었습니다. 하나는 에티오피아의 아라비카 커피를 감염시키고 다른 하나는 동부 및 중앙 아프리카의 로부스타 커피를 감염시킵니다. 팀은 두 가지 변종이 어떻게 발생했는지 조사하고 싶었습니다.

유전자 교환

CABI 안전 실험실에서 그들은 1950 년대에 수집되어 CABI 컬렉션에 기탁 된 최초 발병에서 두 가지 균주를 다시 깨웠고, 두 가지 커피 특정 곰팡이 균주 중 두 가지 (2003 년에 가장 최근)를 깨 웠습니다. 그는 곰팡이의 게놈을 시퀀싱하고 조사했습니다. DNA 이러한 특정 커피에 도움이 될 수있는 변화의 증거입니다.

그들은 새롭고 다양한 곰팡이가 이전 균주보다 더 큰 게놈을 가지고 있음을 발견했으며 곰팡이가 식물 방어를 극복하고 식물 내에서 생존하여 질병을 일으킬 수있는 유전자를 확인했습니다.

이 유전자는 또한 사하라 사막 이남 아프리카의 바나나를 포함하여 120 개 이상의 다른 작물에 영향을 미치는 서로 밀접하게 관련된 버섯의 유전자와 매우 유사한 것으로 밝혀져 현재 가장 흔한 종인 카벤 디시 바나나를 파괴하는 파나마 병을 유발합니다. . .

이 바나나 감염 곰팡이의 균주는 유전자를 교환 할 수있는 것으로 알려져있어 새로운 변종을 감염시킬 수있는 능력을 부여하지만, 다른 종의 곰팡이로의 유전자 전이는 이전에 본 적이 없습니다.

그러나 연구팀은 두 종이 때때로 커피와 바나나 식물의 뿌리에 매우 가깝게 살기 때문에 커피 곰팡이가 천연 바나나 기반 이웃으로부터 이러한 유익한 유전자를 획득했을 가능성이 있다고 지적했습니다.

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커피와 바나나는 키가 큰 바나나 식물이 제공하는 그늘과 같은 커피 식물처럼 종종 함께 재배됩니다. 연구자들은 그들의 연구가 바나나와 커피와 같이 밀접하게 관련된 질병을 가진 작물을 함께 심지 않으면 커피를 죽이는 곰팡이의 새로운 변종이 나타날 가능성을 줄일 수 있음을 나타낼 수 있다고 말합니다.

발발의 진화

연구원들은 곰팡이가 식물을 어떻게 감염시키는 지 정확히 연구하기 위해 재 활성화 된 균주를 사용하여 실험실의 커피 식물을 감염시키고 있으며, 이는 질병이 퍼지는 것을 방지하는 다른 방법을 제공 할 수 있습니다.

“우리의 목표는 많은 식물 병원체에 대한이 연구를 복제하고 궁극적으로 병원성이 어떻게 진화하는지에 대한 ‘규칙’을 작성하여 가능한 경우 미래의 발병을 예방하는 것입니다.” – Timothy Barclau 교수

이 아이디어는 다른 작물의 식물에도 적용될 수 있는데, 다른 밀접하게 관련된 식물 병원체가 비슷한 도약을하여 새로운 질병을 일으킬 수 있습니다. 연구팀은 식물 질병에 대한 과거 샘플 검사의 가치를 입증 한 후 지난 100 년 동안 전 세계에서 수집 한 30,000 개의 샘플을 보유하고있는 CABI 컬렉션에 저장된 다른 질병으로 연구를 반복 할 계획입니다.

옥스포드의 동물학과와 임페리얼의 생명 과학과의 수석 연구원 인 Timothy Barclau 교수는 다음과 같이 말했습니다 :“역사적 접근 방식은 새로운 질병 발생 전후에 식물 병원체에 어떤 일이 발생하는지 보여줍니다. 그런 다음 메커니즘을 연구 할 수 있습니다. 미래에 유사한 발병이 어떻게 발생할 지에 대한 예측을 개선합니다.

“우리의 목표는 많은 식물 병원체에 대한이 연구를 복제하고 궁극적으로 병원성이 어떻게 진화하는지에 대한 ‘규칙’을 작성하여 가능한 경우 미래의 발병을 예방하는 것입니다.”

참고 문헌 :“역사적 유전체학은 숙주 커피 재선충 질병 Fusarium xylarioides의 여러 번 발병 뒤에 진화 메커니즘을 보여줍니다.”Lily de Beek, Robin W. Noel, Julie Flood, Matthew Ryan, Timothy J. Baraclaw, 2021 년 6 월 4 일 BMC 유전체학.
DOI : 10.1186 / s12864-021-07700-4

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