Onderzoekers hebben ontdekt hoe drie schimmelziekten zich hebben ontwikkeld tot een dodelijke bedreiging voor de bananen in de wereld.
De ontdekking, online gerapporteerd in PLOS Genetics, stelt onderzoekers beter in staat sterkere, ziekteresistente bananenplanten en effectievere ziektepreventiebehandelingen te ontwikkelen.
"De Cavendish-bananenplanten zijn allemaal afkomstig van één plant en als klonen hebben ze dus allemaal hetzelfde genotype - en dat is een recept voor een ramp."
"We hebben aangetoond dat twee van de drie ernstigste bananenschimmelziekten virulenter zijn geworden door hun vermogen om de metabolische routes van de banaan te manipuleren en gebruik te maken van de voedingsstoffen, te vergroten", zegt plantenpatholoog Ioannis Stergiopoulos van de University of California, Davis, die de poging om twee van de schimmelgenomen te sequensen.
"Deze parallelle verandering in het metabolisme van de ziekteverwekker en de waardplant is tot nu toe over het hoofd gezien en vertegenwoordigt mogelijk een 'moleculaire vingerafdruk' van het aanpassingsproces", zegt hij. "Het is echt een wake-up call voor de onderzoeksgemeenschap om te kijken naar vergelijkbare mechanismen tussen ziekteverwekkers en hun plantengastheren."
Bananen hebben een 'imagoprobleem'
De banaan is een van 's werelds top vijf hoofdvoedsel. Jaarlijks wordt er in bijna 100 landen ongeveer 120 miljoen ton bananen geproduceerd. Maar het fruit lijdt aan een 'imagoprobleem', waardoor de consument de indruk krijgt dat het direct beschikbaar is en altijd zal zijn, zegt Stergiopoulos. Het is een imagoprobleem waarvan hij vreest dat het in de zeer nabije toekomst fataal kan worden voor de hele bananenindustrie.
In werkelijkheid zou de wereldwijde bananenindustrie in slechts 5 tot 10 jaar kunnen worden weggevaagd door snel voortschrijdende schimmelziekten. En dat zou rampzalig zijn voor miljoenen kleinschalige boeren die afhankelijk zijn van het fruit voor voedsel, vezels en inkomen. Sigatoka, een ziektecomplex met drie schimmels, vermindert de bananenopbrengst al met 40 procent.
De drie schimmelziekten van het Sigatoka-complex: gele Sigatoka (Pseudocercospora musae), eumusae-bladvlek (Pseudocercospora eumusae), en zwarte Sigatoka (Pseudocercospora figiensis) - kwamen pas in de vorige eeuw naar voren als destructieve ziekteverwekkers. Eumusae-bladvlek en zwarte Sigatoka zijn nu de meest verwoestende, waarbij zwarte Sigatoka de grootste beperking vormt voor de bananenproductie wereldwijd.
De constante dreiging van de ziekte vereist dat boeren elk jaar 50 fungiciden op hun bananengewassen aanbrengen om de ziekte onder controle te krijgen.
"Dertig tot 35 procent van de productiekosten van bananen zit in fungiciden," zegt Stergiopoulos. "Omdat veel telers het fungicide niet kunnen betalen, telen ze bananen van mindere kwaliteit, wat hen minder inkomen oplevert."
En voor die telers die zich fungiciden kunnen veroorloven, vormen de toepassingen risico's voor het milieu en de menselijke gezondheid.
Tot overmaat van ramp zijn alle commerciële "dessert" -bananen, die het meest in supermarkten te vinden zijn, van de Cavendish-variëteit. En in tegenstelling tot een tomaat of sperzieboon, die wordt gekweekt uit zaden, worden bananen gekweekt uit scheuten.
"De Cavendish-bananenplanten zijn allemaal afkomstig van één plant en als klonen hebben ze dus allemaal hetzelfde genotype - en dat is een recept voor een ramp", zegt Stergiopoulos, erop wijzend dat een ziekte die in staat is om één plant te doden, ze allemaal kan doden.
Hoe de schimmels aanvallen
Stergiopoulos en collega's hebben de genomen van eumusae-bladvlek en zwarte Sigatoka gesequenced en hun bevindingen vergeleken met de eerder gesequenced gele Sigatoka-genoomsequentie.
Ze ontdekten dat dit complex van ziekten dodelijk is geworden voor bananenplanten, niet alleen door het afweersysteem van de plant uit te schakelen, maar ook door het metabolisme van de schimmels aan te passen aan dat van de waardplanten. Hierdoor kunnen de aanvallende schimmels enzymen produceren die de celwanden van de plant afbreken. Hierdoor kunnen de schimmels zich voeden met de suikers en andere koolhydraten van de plant.
"Nu kennen we voor het eerst de genomische basis van virulentie bij deze schimmelziekten en het patroon waarmee deze ziekteverwekkers zijn geëvolueerd", zegt Stergiopoulos.
Aanvullende onderzoekers hebben bijgedragen van UC Davis en het CBS-KNAW Fungal Biodiversity Centre van de Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen, in Utrecht, Nederland.
Financiële steun voor de studie kwam van de startfondsen van de faculteit van UC Davis.
Bron: UC Davis
Verwante Boeken
at InnerSelf Market en Amazon
