Fusarium xylarioides, kuvu wanaoenezwa na udongo husababisha "ugonjwa wa mnyauko kahawa" ambao una historia ya kusababisha uharibifu mkubwa kwa zao la kahawa. Kulikuwa na milipuko ya ugonjwa huo katika miaka ya 1920 ambayo ilidhibitiwa ipasavyo. Hata hivyo, ugonjwa huo uliungana tena kwa wakati ufaao na kusababisha milipuko ambayo ilisababisha uharibifu mkubwa wa mazao. Uchunguzi wa awali ulionyesha kuwa spishi ya fangasi kisababishi inaweza kuwa iliibuka kwa kupata jeni kutoka kwa aina husika. Utafiti uliochapishwa tarehe 5 Disemba 2024 umethibitisha kuwa kuibuka tena kwa ugonjwa wa mnyauko kahawa kulitokana na uhamishaji wa jeni mlalo kutoka kwa spishi zinazohusiana za fangasi Fusarium oxysporum kwenda kwa kisababishi cha spishi Fusarium xylarioides ambayo iliruhusu spishi za fangasi kubadilika na kupata mwafaka. tabia ya kuambukiza mazao na kusababisha kuibuka tena kwa milipuko na uharibifu wa mimea ya kahawa.
Katika uhandisi wa kijenetiki, jeni mpya au DNA huhamishwa kiholela kwenye seli ya kiumbe kwa kutumia vekta kama vile plasmidi au virusi vilivyobadilishwa ili kutambulisha uwezo mpya kwa kiumbe.
Kwa asili, uhamishaji wa jeni au uhamishaji wa taarifa za kijeni hufanyika katika kuzaliana kiwima kutoka kwa wazazi hadi kwa vizazi hadi vizazi. Hiki ni kipengele cha kawaida katika yukariyoti ambacho huwawezesha kupata mabadiliko kwa ajili ya kukabiliana na mabadiliko. Katika prokariyoti kama vile bakteria, hata hivyo, nyenzo za kijeni huhamishwa kwa usawa (au kando) kati ya viumbe vya kizazi kimoja bila kuhusisha uzazi. Hii inaitwa uhamishaji wa jeni mlalo (HGT) na ndiyo njia pekee ambayo bakteria wanaweza kupata jeni mpya ili kukabiliana na shinikizo la uteuzi hasi na kubadilika ili kuendelea kuishi. Hii inaweza kutokea kwa uhamisho wa DNA kutoka kwa mazingira na ushirikiano wake katika kromosomu ya bakteria au plasmid (mabadiliko). Jeni zinaweza pia kuhamishwa kwa mlalo kutoka kwa bakteria moja hadi nyingine kwa virusi vinavyoambukiza bakteria au bacteriophages (uhamishaji), au kwa uhamisho wa moja kwa moja wa mlalo wa jeni kutoka kwa seli ya bakteria wafadhili hadi kwa seli ya mpokeaji kupitia pilus ya ngono (mnyambuliko).
Ingawa mara nyingi huzingatiwa katika prokariyoti, uhamisho wa jeni mlalo huhusishwa na yukariyoti pia. Endosymbiosis inajulikana kuwa na jukumu katika mageuzi ya yukariyoti kupitia uhamisho wa jeni wa bakteria-eukaryote. Matukio kadhaa ya uhamisho wa jeni ya eukaryote -eukaryote yameandikwa.
Jambo la uhamisho wa jeni la usawa ni muhimu kwa kuwa inachangia mageuzi. Kwa mfano, Hii inawajibika kwa ukuzaji wa aina za bakteria zinazostahimili viuavijasumu/zinazostahimili dawa nyingi ambalo ni suala kuu la afya ya umma. Katika kilimo, jukumu la uhamishaji wa jeni mlalo kati ya spishi zinazohusiana na kuvu imekuwa ikishukiwa kwa muda mrefu katika kuibuka tena kwa ugonjwa wa mnyauko kahawa.
Ugonjwa wa Mnyauko wa Kahawa
Kahawa ni zao muhimu la kibiashara. Saizi yake ya soko la kimataifa inakadiriwa kuwa karibu $223 bilioni. Mmea wa kahawa ni wa jenasi Coffea. Ina spishi nyingi, lakini spishi za Arabika na Robusta ndizo hesabu maarufu zaidi za uzalishaji wa kimataifa. kahawa ya arabica inachangia 60-80% ya uzalishaji wa kahawa duniani, wakati Coffea canephora (inayojulikana kama Coffea robusta) inachukua takriban 20-40%.
Ugonjwa wa mnyauko kahawa husababishwa na fangasi wanaoenezwa na udongo Fusarium xylarioides ambayo huingia kupitia mizizi ya zao ili kutawala xylem inayoharibu kuta za seli kwa virutubisho. Inazuia maji kuchukua na kusababisha kunyauka kwa mimea. Kuvu inayohusiana Fusarium oxsporum pia ni pathojeni inayoenezwa na udongo ambayo huenea kupitia udongo ulioshambuliwa na inahusika na ugonjwa wa kunyauka katika mazao mengi kama vile ugonjwa wa Panama kwenye migomba, mnyauko wa mishipa ya nyanya nk. F. oxysporum huishi kwenye mimea mingine (kama vile ndizi) iliyopandwa mseto na kahawa kwa ajili ya kivuli lakini hushiriki kahawa kama mwenyeji F. xylarioides.
Tangu miaka ya 1920, zao la kahawa barani Afrika limekuwa na milipuko ya mara kwa mara ya ugonjwa wa mnyauko na athari mbaya kwa kahawa. uzalishaji na maisha ya wakulima, hasa nchini Ethiopia na Afrika ya kati. Milipuko ya mapema zaidi katika miaka ya 1920 ilidhibitiwa kwa ufanisi kwa kutumia njia zinazofaa hata hivyo ugonjwa huo uliibuka tena katika miaka ya 2000. Je, Kuvu causative Fusarium xylarioides wanapitia mageuzi baada ya milipuko ya awali katika miaka ya 1920 ili kuongeza uwezo wa kuambukiza mimea ya kahawa na kusababisha kuibuka tena kwa milipuko? Kulikuwa na dalili kutoka kwa masomo kwamba F. xylarioides jeni ili kuongeza uwezo wa kuambukiza.
Utafiti wa kihistoria wa genomics uliochapishwa mwaka wa 2021 uliunga mkono wazo kwamba mimea ya kahawa ya arabica na robusta kwa sehemu ilipata jeni zenye athari kupitia uhamisho mlalo kutoka. F. oxysporum. Jeni za athari husimba molekuli zinazohusika katika uanzishaji wa magonjwa. Jeni hizi huonyeshwa katika mzunguko wa maisha wa kuvu ili kusaidia mchakato wa ugonjwa.
Katika utafiti wa hivi majuzi uliochapishwa tarehe 5 Desemba 2024, watafiti walifanya uchanganuzi linganishi wa jeni wa aina 13 za kihistoria za F. oxysporum kuelewa jinsi ugonjwa wa mnyauko unaosababisha fangasi ulivyobadilika na kuzoea mimea yake ya kahawa. Ilibainika kuwa F. Xylarioides ina nasaba nne tofauti: moja ilichukuliwa na mimea ya arabica, moja ilichukuliwa na mimea ya kahawa ya robusta, na nasaba mbili za kihistoria ambazo ziliishi kwa aina zinazohusiana za kahawa. Zaidi ya hayo, aina hizi zilikuwa zimepata jeni muhimu kutoka kwa zinazohusiana F. oxysporum, ambayo iliwezesha kusababisha ugonjwa huo F. xylarioides kuvunja kuta za seli za mimea ya kahawa na kusababisha ugonjwa wa mnyauko. Uhamisho wa jeni mlalo wa yukariyoti-eukaryoti kutoka F. oxysporum kwa F. xylarioides iliruhusu ya kwanza kuambukiza mimea ya kahawa kwa ufanisi kufanya uwezekano wa kuibuka tena kwa ugonjwa wa mnyauko kahawa.
Uelewa huu wa jinsi ugonjwa unavyosababishwa unaweza kusaidia katika kurekebisha mazoea ya kilimo na kudhibiti magonjwa ya mimea kwa ufanisi zaidi.
***
Marejeo:
- Chuo Kikuu cha Colorado Denver. Uhamisho wa Jeni Mlalo - mwongozo wa shughuli. Inapatikana kwa https://www.ucdenver.edu/docs/librariesprovider132/a-sync_sl/genetics/upload-2/bacterial-genetics/horizontal-gene-transfer-activity-guide.pdf
- Keeling, P., Palmer, J. Uhamisho wa jeni wa usawa katika mageuzi ya yukariyoti. Nat Rev Genet 9, 605–618 (2008). https://doi.org/10.1038/nrg2386
- Peck, LD, na wengine. Jenomics ya kihistoria hufichua mbinu za mageuzi nyuma ya milipuko mingi ya vimelea maalum vya mnyauko kahawa Fusarium xylarioides. BMC Genomics 22, 404 (2021). Iliyochapishwa: 04 Juni 2021. DOI: https://doi.org/10.1186/s12864-021-07700-4
- Peck LD, na al. Uhamisho wa mlalo kati ya spishi za kuvu za Fusarium ulichangia kuzuka mfululizo kwa ugonjwa wa mnyauko wa kahawa. Biolojia ya PLoS. Iliyochapishwa: 5 Desemba 2024. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3002480
***
