Esporas de hongos que causan la enfermedad del marchitamiento del café. crédito: kaby
Los investigadores reactivaron muestras del hongo que causa la marchitez del café para descubrir cómo se desarrolló la enfermedad y cómo se podría prevenir su propagación.
La enfermedad de la marchitez del café es causada por un hongo que ha provocado un brote devastador desde la década de 1920 en el África subsahariana y actualmente afecta a dos de los cafés más populares de África: Arábica y Robusta.
“Si podemos entender cómo evolucionan los nuevos tipos de enfermedades, podemos proporcionar a los agricultores el conocimiento que necesitan para reducir el riesgo de que surjan nuevas enfermedades”. – Lily Beck
La nueva investigación muestra que el hongo probablemente mejoró su capacidad para infectar plantas de café al obtener genes de un hongo estrechamente relacionado, que causa la enfermedad del marchitamiento en una amplia gama de cultivos, incluida la enfermedad de Panamá en los bananos.
Los investigadores dicen que este conocimiento podría ayudar a los agricultores a reducir el riesgo de que surjan nuevas cepas de enfermedades, por ejemplo, al no plantar café con otros cultivos o al prevenir la acumulación de residuos vegetales que pueden albergar hongos relacionados.
soluciones sostenibles
equipo de investigación de Universidad Imperial de Londres, La Universidad de Oxfordy la organización agrícola sin fines de lucro CABI, también dicen que el estudio de especímenes históricos en la colección de cultivos de CABI puede proporcionar una gran cantidad de conocimientos sobre cómo se desarrollan las enfermedades de los cultivos y encontrar formas nuevas y sostenibles de combatirlas. El estudio fue publicado hoy en Genómica de BMC.
La primera autora del estudio, Lily Beck, es profesora de ciencia y soluciones para una asociación de formación de doctorado en un planeta cambiante en el Instituto Grantham y el Departamento de Ciencias de la Vida en Imperial. Ella dijo: “El uso de cantidades cada vez mayores de productos químicos y fungicidas para combatir las enfermedades emergentes de los cultivos no es sostenible ni asequible para muchos agricultores.
“Si, en cambio, podemos entender cómo evolucionan los nuevos tipos de enfermedades, podemos proporcionar a los agricultores el conocimiento que necesitan para reducir el riesgo de que surjan nuevas enfermedades en primer lugar”.
Cepas especiales de café
El equipo reanimó muestras refrigeradas del hongo que causa la enfermedad del marchitamiento del café. Hubo dos brotes graves de la enfermedad, en los años veinte y cincuenta y entre los noventa, y continúa causando daños.
Por ejemplo, en 2011, 55.000 cafetos Robusta murieron por marchitez en Tanzania, destruyendo 160 billones de cafés en el proceso, el equivalente a más de 22 millones de tazas de café.
La planta de café murió por la enfermedad del marchitamiento del café. crédito: kaby
Al comienzo de un brote en la década de 1920, la enfermedad del marchitamiento del café infectó una amplia gama de cultivares de café y finalmente se controló en la década de 1950 mediante prácticas de manejo como la quema de árboles infectados, la búsqueda de resistencia natural en el café y programas de mejoramiento que Variedades de plantas seleccionadas más resistentes.
Sin embargo, la enfermedad reapareció en la década de 1970 y se extendió ampliamente durante la década de 1990. Se han identificado dos grupos separados de enfermedades, cada uno de los cuales infecta a tipos específicos de café: uno infecta al café Arábica en Etiopía y el otro infecta al café robusta en África Oriental y Central. El equipo quería investigar cómo surgieron las dos cepas.
Intercambio de genes
En un laboratorio seguro de CABI, volvieron a despertar dos cepas del brote original, recolectadas en la década de 1950 y depositadas en la colección de CABI, y dos de las dos cepas de hongos específicos del café, la más reciente de 2003. Entonces lo hicieron. Secuenció y examinó los genomas de hongos. ADN Para obtener evidencia de cambios que podrían ayudarlos a tomar estos cafés específicos.
Descubrieron que los hongos más nuevos y diversos tienen genomas más grandes que las cepas anteriores e identificaron genes que pueden ayudar a los hongos a superar las defensas de las plantas y sobrevivir dentro de las plantas para causar enfermedades.
También se ha encontrado que estos genes son muy similares a los de un hongo estrechamente relacionado diferente que afecta a más de 120 cultivos diferentes, incluido el banano en África subsahariana, causando la enfermedad de Panamá, que actualmente destruye la especie más común en la actualidad, el banano Cavendish. . .
Si bien se sabe que las cepas de este hongo que infecta el banano pueden intercambiar genes, lo que les confiere la capacidad de infectar nuevas variedades, la posible transferencia de sus genes a diferentes especies de hongos no se había visto antes.
Sin embargo, el equipo señaló que las dos especies a veces viven muy cerca de las raíces de las plantas de café y banano, por lo que es posible que el hongo del café haya adquirido estos genes beneficiosos de su vecino natural a base de banano.
El café y los plátanos a menudo se cultivan juntos, ya que a las plantas de café les gusta la sombra que brindan las plantas de plátano más altas. Los investigadores dicen que su estudio podría indicar que no plantar juntos cultivos con enfermedades estrechamente relacionadas, como el banano y el café, podría reducir la probabilidad de que surjan nuevas cepas del hongo que mata el café.
la evolución de los brotes
Los investigadores ahora están utilizando las cepas reactivadas para infectar plantas de café en el laboratorio, con el fin de estudiar exactamente cómo el hongo infecta la planta, lo que puede proporcionar otras formas de prevenir la propagación de la enfermedad.
“Nuestro objetivo es replicar este estudio de muchos patógenos de plantas y, en última instancia, crear un ‘libro de reglas’ de cómo evoluciona la patogenicidad, ayudándonos a prevenir futuros brotes cuando sea posible”. – Profesor Timothy Barclau
Las ideas también se pueden aplicar a plantas de diferentes cultivos, donde otros patógenos vegetales estrechamente relacionados pueden dar saltos similares, provocando el surgimiento de nuevas enfermedades. Habiendo demostrado el valor de examinar muestras históricas para detectar enfermedades de las plantas, el equipo planea repetir el estudio con otras enfermedades almacenadas en la colección de CABI, que alberga 30.000 muestras recolectadas de todo el mundo durante los últimos 100 años.
El investigador principal, el profesor Timothy Barclau, del Departamento de Zoología de Oxford y del Departamento de Ciencias de la Vida en Imperial, dijo: “El enfoque histórico nos muestra lo que sucede con los patógenos de las plantas antes y después de que ocurra un nuevo brote de enfermedad. Luego podemos estudiar los mecanismos de la evolución y mejorar las predicciones sobre cómo pueden ocurrir brotes similares en el futuro.
“Nuestro objetivo es replicar este estudio de muchos patógenos de plantas y, en última instancia, crear un ‘libro de reglas’ de cómo evoluciona la patogenicidad, ayudándonos a prevenir futuros brotes cuando sea posible”.
Referencia: “La genómica histórica revela los mecanismos evolutivos detrás de múltiples brotes de la enfermedad del marchitamiento del café Fusarium xylarioides” por Lily de Beek, Robin W. Noel, Julie Flood, Matthew Ryan y Timothy J. Baraclaw, 4 de junio de 2021 y Genómica de BMC.
DOI: 10.1186 / s12864-021-07700-4
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