De felgekleurde bananen op je fruitschaal verkeren in ernstige problemen. Een populaire bananensoort wordt met uitsterven bedreigd door een schimmelpathogeen. De ziekte Fusarium verwelkingsziekte van banaan (FWB) blokkeert de toevoer van voedingsstoffen naar de vrucht en leidt tot verwelking. In de jaren vijftig verwoestte een ziekteverwekker de commerciële bananenteelt en zorgde ervoor dat één soort – de Gros Michel-banaan – functioneel uitstierf.
Maar niet alles is verloren voor deze kleurrijke vrucht. Nieuw onderzoek door een internationaal team van wetenschappers heeft de moleculaire mechanismen achter de microbe onthuld die bananen vernietigt en de deur opent voor nieuwe behandelingen en strategieën tegen de ziekteverwekker. De bevindingen worden gedetailleerd beschreven in een studie die op 16 augustus in het tijdschrift werd gepubliceerd Natuurlijke microbiologie.
[Related: The banana as we know it is doomed.]
Wat is schadelijk voor bananen?
De storingen worden veroorzaakt door een schimmelpathogeen met een zeer lange naam:Fusarium oxysporum f.sp. Kubussen (focus) tropische race 4 (TR4). Deze schimmel, afgekort als Foc TR4, heeft in de jaren vijftig verschillende bananengewassen gedecimeerd en een hele soort uitgeroeid, maar bananen zijn niet de enige planten die worden bedreigd.
“Als soortcomplex, Fusarium oxysporum kan meer dan 100 verschillende waardplanten infecteren”, zegt Amherst Li-Jun Ma, co-auteur en moleculair bioloog aan de Universiteit van Massachusetts Populaire wetenschap.”
Een deel van deze virulentie komt neer op het genoom en de manieren waarop het kan veranderen. Volgens Ma, elk Fusarium oxysporum het genoom kan in twee delen worden verdeeld: het kerngenoom en het accessoiregenoom. De kern van het genoom vervult alle hoofdfuncties van het in stand houden van het genoom. Het extra genoom kan dan vrij variëren van soort tot soort en kan gespecialiseerde functies uitvoeren, waaronder het vermogen om een bepaalde plant te infecteren.
Begrijpen hoe de ziekteverwekker en zijn genoom op moleculair niveau werken, is de sleutel tot het ontwikkelen van manieren om deze te bestrijden en het uitsterven van meer bananensoorten te voorkomen.
Niet de bananen van je grootouders – of paddenstoelen
Ruim 50 jaar geleden waren de Gros Michel-bananen de eerste slachtoffers van deze schimmeloorlog. Grotendeels als reactie op de verwelking van de banaan werd de Cavendish-variëteit gefokt als een ziekteresistente vervanger en is tegenwoordig de meest populaire banaansoort die in de handel verkrijgbaar is. Dit werkte een tijdje, maar in de jaren negentig was er opnieuw een epidemie van bananenverwelking die zich vanuit Zuidoost-Azië naar Midden-Amerika verspreidde.
Ma en haar team hebben de afgelopen tien jaar bestudeerd hoe het TR4-gen werkt om een nieuwe uitbraak van bananenverwelking bij de Cavendish-banaan te bestrijden. Verrassend genoeg ontdekten ze dat het niet daadwerkelijk afkomstig was van dezelfde ziekteverwekker die in de jaren vijftig gewassen vernietigde.
“We weten nu dat de TR4-ziekteverwekker die de Cavendish-banaan vernietigt, niet is voortgekomen uit het ras dat de Gros Michel-bananen decimeerde”, zei Ma in een persbericht bij het onderzoek. “Het TR4-genoom bevat enkele bijkomende genen die geassocieerd zijn met de productie van stikstofmonoxide, wat een sleutelfactor lijkt te zijn in de virulentie van TR4.”
Schadelijke gassen
In deze nieuwe studie hebben Ma en co-auteurs van instellingen in de Verenigde Staten, China en Zuid-Afrika 36 verschillende Foc-soorten van over de hele wereld gesequenced en vergeleken. Tot deze soorten behoren ook de soorten die Gros Michel-bananen aanvallen. Uit sequenties bleek dat Foc TR4 verantwoordelijk was voor het onmiddellijke begin van bananenverwelking. Het gebruikt ook enkele bijkomende genen voor twee doeleinden bij het binnendringen van de gastheer. Deze genen produceren en ontgiften stikstofmonoxide uit de schimmel.
[Related: Watch ‘tiny tornadoes’ spread plant pathogens.]
“Zoals verwacht hebben we aanvullende sequenties in het TR4-genoom gevonden die bijdragen aan de virulentie ervan, waaronder de productie van een schadelijk gas, stikstofmonoxide, dat de invasie van de gastheer vergemakkelijkt”, zegt Ma.
Het team weet nog steeds niet hoe dit gas specifiek bijdraagt aan de ziekte bij Cavendish-bananen. Ze konden echter vaststellen dat de virulentie van Foc TR4 aanzienlijk werd verminderd als twee genen die de productie van stikstofmonoxide controleren, werden geëlimineerd.
“Het identificeren van deze bijkomende genetische sequenties opent veel strategische wegen om de verspreiding van Foc TR4 te beperken of zelfs te controleren”, zegt Yong Zhang, co-auteur en postdoctoraal onderzoeker bij UMASS Amherst.
‘Denk er altijd aan om de boer te bedanken’
In toekomstig onderzoek wil het team beter begrijpen hoe de schimmel zo’n schadelijk gas kan produceren zonder zichzelf schade toe te brengen. Ze willen verschillende manieren testen om de productie van stikstofmonoxide stop te zetten en genen onderzoeken die het gas kunnen verwijderen voordat het plantencellen beschadigt.
Belangrijk is dat dit soort werk het bewustzijn vergroot van de gevaren van monocultuur in de landbouw en de afhankelijkheid van één soort.
“Het verbouwen van één variëteit van welk gewas dan ook, ook wel monocultuurlandbouw genoemd, biedt een vruchtbare voedingsbodem voor de ontwikkeling van ziekteverwekkers”, zegt Ma. “Om de vraag naar een variëteit aan bananen op de markt te vergroten, kunnen we bewust verschillende soorten bananen uit het schap plukken. We kunnen lokale producenten ondersteunen door lokaal te kopen.”
[Related: Love corn? Thank interbreeding.]
Het is ook een les in het belang van het waarderen van de tijd en moeite van degenen die al het voedsel produceren dat we op onze tafels zetten.
“Wij, de consumenten, moeten begrijpen dat bananen en ander fruit/groenten niet uit de winkels groeien”, zegt Ma. “Er zijn enorme inspanningen nodig om voedsel naar onze tafels te brengen en ons lichaam te voeden. Vergeet niet om de boer altijd te bedanken als je iemand ziet met aarde en aarde over zijn hele lichaam.”