"Horizontale geenoordragte" tussen swamme het gelei tot uitbrake van "koffieverwelksiekte" 

Fusarium xylarioides, 'n grondgedraagde swam veroorsaak "Koffieverwelksiekte" wat 'n geskiedenis het van aansienlike skade aan koffiegewasse. Daar was uitbrekings van die siekte in die 1920's wat toepaslik bestuur is. Die siekte het egter mettertyd weer saamgesmelt wat tot uitbrekings gelei het wat ernstige oesskade veroorsaak het. Vroeëre studies het aangedui dat die veroorsakende swamspesie moontlik ontwikkel het deur gene van verwante spesie te verkry. 'n Studie gepubliseer op 5 Desember 2024 het bevestig dat die heropkoms van uitbrake van koffieverwelksiekte te wyte was aan horisontale geenoordragte van die verwante swamspesie Fusarium oxysporum na die veroorsakende spesie Fusarium xylarioides wat die oorsaaklike swamspesie toegelaat het om te ontwikkel en geskikte eienskappe om die gewasse te besmet wat lei tot heropkoms van uitbrake en skade aan koffieplante.  

In genetiese ingenieurswese word nuwe geen of DNS kunsmatig na 'n organisme se sel oorgedra deur vektore soos plasmiede of gemodifiseerde virusse te gebruik om nuwe vermoëns aan 'n organisme in te voer.  

In die natuur vind geenoordrag of oordrag van genetiese inligting plaas in voortplanting vertikaal vanaf ouers na nageslag van geslagte af. Dit is 'n algemene kenmerk by eukariote wat hulle in staat stel om variasie vir aanpassing en evolusie te verkry. In prokariote soos in bakterieë word genetiese materiale egter horisontaal (of lateraal) tussen organismes van dieselfde generasie oorgedra sonder dat voortplanting betrokke is. Dit word horisontale geenoordrag (HGT) genoem en is die enigste manier waarop bakterieë nuwe gene kan verkry om by negatiewe seleksiedruk aan te pas en vir oorlewing te ontwikkel. Dit kan gebeur deur die oordrag van DNS vanaf die omgewing en die integrasie daarvan in bakteriële chromosoom of plasmied (transformasie). Gene kan ook horisontaal van een bakterie na 'n ander oorgedra word deur bakterieë-besmettende virus of bakteriofage (transduksie), of deur direkte horisontale oordrag van gene vanaf 'n skenkerbakteriese sel na 'n ontvangersel via sekspilus (vervoeging).  

Alhoewel dit hoofsaaklik in prokariote waargeneem word, word horisontale geenoordrag ook met eukariote geassosieer. Dit is bekend dat endosimbiose 'n rol gespeel het in eukariotiese evolusie deur bakterieë-eukariote geenoordrag. Verskeie gevalle van eukariote-eukariote geenoordrag is gedokumenteer.  

Die verskynsel van horisontale geenoordrag is betekenisvol omdat dit bydra tot evolusie. Dit is byvoorbeeld verantwoordelik vir die ontwikkeling van antibiotika-weerstandige/multimedisyn-weerstandige stamme van bakterieë wat 'n groot openbare gesondheidskwessie is. In die landbou word die rol van horisontale geenoordrag tussen verwante swamspesies lank reeds vermoed in die heropkoms van uitbrake van koffieverwelksiekte.  

Koffieverwelksiekte 

Koffie is 'n belangrike kommersiële gewas. Die wêreldmarkgrootte word geskat op ongeveer $223 miljard. Die koffieplant behoort tot die genus Coffea. Dit het baie spesies, maar Arabica- en Robusta-spesies is die gewildste en maak die meeste van die wêreldproduksie uit. Coffea arabica is verantwoordelik vir 60–80% van die wêreld se koffieproduksie, terwyl Coffea canephora (algemeen bekend as Coffea robusta) ongeveer 20–40% uitmaak.

Koffieverwelksiekte word veroorsaak deur 'n grondgedraagde swam, Fusarium xylarioides , wat deur die wortels van die gewas binnedring om die xileem te koloniseer en die selwande vir voedingstowwe af te breek. Dit blokkeer wateropname wat lei tot verwelking van die plante. Die verwante swam, Fusarium oxysporum, is ook 'n grondgedraagde patogeen wat deur besmette grond versprei en verantwoordelik is vir verwelksiekte in baie gewasse, soos Panama-siekte in piesangs, tamatie-vaskulêre verwelking, ens. F. oxysporum leef op ander plante (soos piesangs) wat saam met koffie vir skaduwee gekweek word, maar deel koffie as 'n gasheer met F. xylarioides.

Sedert die 1920's het die koffie-gewasse in Afrika periodieke uitbrake van verwelkingssiekte ervaar met 'n skadelike impak op koffieproduksie en boere se lewensbestaan, veral in Ethiopië en Sentraal-Afrika. Die vroegste uitbrake in die 1920's is suksesvol bestuur met behulp van gepaste middele, maar die siekte het weer in die 2000's opgeduik. Het die veroorsakende swam Fusarium xylarioides evolusie ondergaan na die aanvanklike uitbrake in die 1920's om die vermoë om koffieplante te infekteer, te verbeter wat tot die herverskyning van uitbrake gelei het? Daar was aanduidings uit studies dat F. xylarioides gene verkry het om die vermoë om te infekteer te verbeter.

'n Historiese genomika-studie wat in 2021 gepubliseer is, het die idee ondersteun dat die arabica- en robusta-koffieplante gedeeltelik afsonderlike effektorgene verkry het via horisontale oordrag van F. oxysporum. Effektorgene kodeer vir molekules wat betrokke is by die vestiging van siektes. Hierdie gene word dwarsdeur die lewensiklus van swamme uitgedruk om die siekteproses te ondersteun.

In die onlangse studie wat op 5 Desember 2024 gepubliseer is, het navorsers vergelykende genomiese analise van 13 historiese stamme van F. oxysporum uitgevoer om te verstaan ​​hoe verwelkingssiekte-veroorsakende swam ontwikkel en aangepas het by sy gasheer-koffieplante. Daar is gevind dat F. Xylarioides vier verskillende afstammelinge het: een aangepas by arabica-koffieplante, een aangepas by robusta-koffieplante, en twee historiese afstammelinge wat op verwante koffiespesies geleef het. Verder het hierdie stamme kritieke gene van die verwante F. oxysporum verkry, wat die siekteveroorsakende F. xylarioides in staat gestel het om die selwande van koffieplante af te breek om verwelkingssiekte te veroorsaak. Die eukariot-eukariot horisontale geen-oordrag van F. oxysporum na F. xylarioides het eersgenoemde toegelaat om koffieplante effektief te infekteer, wat die heropkoms van koffieverwelkingssiekte moontlik maak.

Hierdie begrip van hoe die siekte veroorsaak word, kan nuttig wees om landboupraktyke te verfyn en plantsiektes meer effektief te bestuur.   

*** 

Verwysings:  

  1. Universiteit van Colorado Denver. Horisontale geenoordrag – aktiwiteitsgids. Beskikbaar by https://www.ucdenver.edu/docs/librariesprovider132/a-sync_sl/genetics/upload-2/bacterial-genetics/horizontal-gene-transfer-activity-guide.pdf 
  1. Keeling, P., Palmer, J. Horisontale geenoordrag in eukariotiese evolusie. Nat Rev Genet 9, 605–618 (2008). https://doi.org/10.1038/nrg2386 
  1. Peck, LD, et al. Historiese genomika onthul die evolusionêre meganismes agter veelvuldige uitbrake van die gasheerspesifieke koffieverwelkpatogeen Fusarium xylarioides. BMC Genomics 22, 404 (2021). Gepubliseer: 04 Junie 2021. DOI: https://doi.org/10.1186/s12864-021-07700-4 
  1. Peck LD, et al. Horisontale oordragte tussen swam Fusarium spesies het bygedra tot opeenvolgende uitbrekings van koffieverwelksiekte. PLoS Biologie. Gepubliseer: 5 Desember 2024. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3002480 

*** 

Laaste

Daraxonrasib goedgekeur vir pankreaskanker

Daraxonrasib (Rasonque deur Revolution Medicines, Inc.), 'n inhibeerder van...

Gletserineenstorting het gelei tot seismiese gebeurtenis in Nepal 

Die seismiese gebeurtenis met 'n magnitude van 5.2 wat naby die grens aangeteken is...

Betekenis van die Nancy Grace Romeinse Ruimteteleskoop

Nancy Grace Romeinse Ruimteteleskoop (algemeen bekend as ...

NASA nooi ISRO uit om by Maanbasisprogram aan te sluit

NASA het ISRO (Indiese Ruimtenavorsingsorganisasie) genooi om...

2026 Totale sonsverduistering

Op 12 Augustus 2026 was 'n totale sonsverduistering...

KI-ontwerpe voltooi funksionele genome

Die genoomtaalmodel Evo 2 het nuwe...

Nuusbrief

Moenie misloop nie

SPHERex- en PUNCH-missies van stapel gestuur  

NASA se SPHERex & PUNCH-sendings is na die ruimte gelanseer ...

DNA kan óf vorentoe óf agtertoe gelees word

'n Nuwe studie onthul dat bakteriese DNA kan wees ...

COVID-19-situasie regoor Europa is baie ernstig

COVID-19-situasie regoor Europa en Sentraal-Asië is baie ...

Waaruit bestaan ​​ons uiteindelik? Wat is die fundamentele boustene van die heelal?

Antieke mense het gedink ons ​​bestaan ​​uit vier...

Neutraliserende teenliggaampies wat deur inenting veroorsaak word, kan beskerming bied teen MIV-infeksie

Navorsing toon dat neutraliserende teenliggaampies wat geïnduseer word deur...
Umesh Prasad
Umesh Prasad
Umesh Prasad is 'n navorser-kommunikeerder wat uitblink in die sintetisering van eweknie-geëvalueerde primêre studies in bondige, insiggewende en goed-gegronde openbare artikels. As 'n spesialis in kennisvertaling word hy gedryf deur 'n missie om wetenskap inklusief te maak vir nie-Engelssprekende gehore. Met hierdie doel voor oë het hy "Scientific European" gestig, hierdie innoverende, veeltalige, ooptoegang digitale platform. Deur 'n kritieke gaping in globale wetenskapverspreiding aan te spreek, tree Prasad op as 'n sleutelkenniskurator wie se werk 'n gesofistikeerde nuwe era van akademiese joernalistiek verteenwoordig, wat die nuutste navorsing tot by die voordeur van gewone mense in hul moedertaal bring.

Daraxonrasib goedgekeur vir pankreaskanker

Daraxonrasib (Rasonque deur Revolution Medicines, Inc.), 'n inhibeerder van die RAS GTPase-familie, is goedgekeur vir die behandeling van volwassenes met metastatiese pankreas...

Gletserineenstorting het gelei tot seismiese gebeurtenis in Nepal 

Die seismiese gebeurtenis met 'n magnitude van 5.2 wat op 26 Augustus 2026 om 8:37 vm. plaaslike tyd (02:52:10 UTC) naby die grens tussen Nepal en China aangeteken is, het...

Betekenis van die Nancy Grace Romeinse Ruimteteleskoop

Die Nancy Grace Romeinse Ruimteteleskoop (algemeen bekend as die Romeinse Teleskoop) sal op 30 Augustus 2026 in die ruimte gelanseer word. Dit sal...

VERLANG 'N ANTWOORD

Voer asseblief u kommentaar in!
Voer asseblief jou naam hier in

Vir sekuriteit is die gebruik van Google se reCAPTCHA-diens nodig, wat onderhewig is aan Google se privaatheidsbeleid en gebruiksvoorwaardes.

Ek stem in tot hierdie terme.