Bilim İnsanları Muzu Yok Olmaktan Kurtarmanın Bir Yolunu Bulmuş Olabilir

Bugün kahvaltınızda yemiş olabileceğiniz muz Cavendish muzu olarak adlandırılan bir çeşitken, 1950'lere kadar marketlerde bulunan muz Gros Michel olarak adlandırılan bir çeşitti ve Fusarium muz solgunluğu veya FWB olarak adlandırılan bir hastalık tarafından yok edildi.

Gros Michel'in FWB'sine, muzları etkileyen bir mantar patojeni olan Fusarium oxysporum ırk 1 neden olmuştur. Bu mantar enfeksiyonu bitkinin damar sistemini işgal ederek, su ve mineral taşınmasını engelleyerek bitkiyi öldürür.

Bitki biyologları Gros Michel'in yerine Fusarium'a dirençli Cavendish çeşidini geliştirdi. Ancak, son birkaç on yıldır, aynı mantarın tropikal ırk 4 veya TR4 olarak adlandırılan farklı bir türünün neden olduğu FWB'nin yeniden canlanması, bir kez daha küresel muz üretimini tehdit ediyor.

Fusarium oxysporum direncin üstesinden gelme ve bu kadar çok farklı bitkiyi enfekte etme yeteneğini nasıl kazandı?

 

1. Oxysporum'un İki Parçalı Genomu

Son on yılını Fusarium oxysporum'un genetik evrimini inceleyerek geçirmiş bir genom bilimciyim. Bir tür kompleksi olarak F. oxysporum, 120'den fazla bitki türünde solgunluk ve kök çürüklüğü hastalıklarına neden olabilir. Bazı türleri insanları da enfekte edebilir.

2010 yılında laboratuvarım, her bir F. oxysporum genomunun iki kısma ayrılabileceğini keşfetti: temel temizlik işlevlerini kodlayan ve tüm türler arasında paylaşılan bir çekirdek genom ve belirli bir bitki konağını enfekte etme yeteneği gibi özel işlevleri kodlayan ve türden türe değişen bir aksesuar genom.

Her bitki türü, mikrobiyal istilaya karşı savunmak için sofistike bir bağışıklık tepkisine sahiptir. Dolayısıyla, enfeksiyon oluşturmak için her bir F. oxysporum suşu, bitkinin benzersiz savunma sistemini bastırmak için aksesuar genomunu kullanır. Bu işlevsel bölümlendirme, F. oxysporum'un konakçı aralığını büyük ölçüde artırmasına olanak tanır.

Yeni yayınlanan araştırmamızda, ekibim ve Çin ve Güney Afrika'daki meslektaşlarım, Cavendish muzlarını öldüren TR4 suşunun, Gros Michel muzlarını öldüren suşa kıyasla farklı bir evrimsel kökene ve aksesuar genomunda farklı dizilere sahip olduğunu buldu.

TR4 suşunun Cavendish muzu konakçısıyla mücadele ettiği arayüze baktığımızda, aktive olmuş bazı aksesuar genlerinin Cavendish muzuna zararlı bir gaz olan nitrik oksit saldığını gördük.

Bu ani zehirli gaz patlaması, bitkinin savunma sistemini etkisiz hale getirerek enfeksiyonu kolaylaştırıyor. Aynı zamanda mantar, nitrik oksidi detoksifiye eden kimyasalların üretimini artırarak kendini korur.

 

Muz Çeşitliliğinin Artırılması

Fusarium oxysporum'un bu yeni versiyonunun küresel yayılımının izini sürerken, bu mantar enfeksiyonunun son zamanlarda yeniden canlanmasının önemli bir nedeninin, uluslararası muz endüstrisinin tek bir muz klonu tarafından domine edilmesi olduğunu fark ettik.

Farklı muz çeşitlerinin yetiştirilmesi tarımı daha sürdürülebilir hale getirebilir ve tek bir ürün üzerindeki hastalık baskısını azaltabilir. Çiftçiler ve araştırmacılar, TR4'e toleranslı veya dirençli muz çeşitlerini belirleyerek veya geliştirerek muzdaki Fusarium solgunluğunu kontrol edebilirler.

Bulgularımız, Cavendish muzlarını korumanın bir başka yolunun da gaz patlamasının toksik basıncını azaltmak için etkili nitrik oksit tutucular tasarlamak olacağını göstermektedir.

Sadece muz yemekten hoşlanan bir tüketicinin muz mahsullerini tahrip eden hastalığa karşı savaşa nasıl katılabileceğini hayal etmek zor olabilir. Ancak, pazarı tüketiciler belirler ve çiftçiler pazarın talep ettiklerini yetiştirmek zorunda kalırlar.

Süpermarketinizde muz çeşitliliğinin artmasına yardımcı olmak için mevcut yüzlerce muz çeşidinden birini ya da birkaçını bilinçli olarak deneyebilirsiniz. Bitki çeşitliliğinin korunmasına yardımcı olmak ve yerel yetiştiricileri desteklemek için diğer meyve ve tarım ürünlerinin yerel çeşitlerini de satın alabilirsiniz.

Dünyanın dört bir yanındaki bilim insanları, çiftçiler, endüstri ve tüketiciler arasındaki işbirliği, gelecekte muz ve diğer ürünlerde yaşanabilecek kıtlıkların önlenmesine yardımcı olabilir.

Li-Jun Ma, Biyokimya ve Moleküler Biyoloji Profesörü, UMass Amherst

Bu yazı SCIENCEALERT’ de yayınlanmıştır.