Jamur kopi berusia 70 tahun yang mematikan telah dihidupkan kembali oleh para ilmuwan – inilah alasannya

Spora jamur penyebab penyakit layu kopi. kredit: kaby

Para peneliti mengaktifkan kembali sampel jamur penyebab layu kopi untuk mengetahui bagaimana penyakit itu berkembang dan bagaimana penyebarannya dapat dicegah.

Penyakit layu kopi disebabkan oleh jamur yang telah menyebabkan wabah yang menghancurkan sejak tahun 1920-an di Afrika sub-Sahara, dan saat ini menyerang dua kopi paling populer di Afrika: Arabika dan Robusta.

Penelitian baru menunjukkan bahwa jamur kemungkinan meningkatkan kemampuannya untuk menginfeksi tanaman kopi dengan memperoleh gen dari jamur terkait erat, yang menyebabkan penyakit layu pada berbagai tanaman, termasuk penyakit Panama pada pisang.

Para peneliti mengatakan pengetahuan ini dapat membantu petani mengurangi risiko munculnya jenis penyakit baru, misalnya dengan tidak menanam kopi dengan tanaman lain atau dengan mencegah penumpukan sisa tanaman yang dapat menampung jamur terkait.

solusi berkelanjutan

tim peneliti dari Universitas Kekaisaran London, The Universitas Oxford, dan CABI nirlaba pertanian, juga mengatakan bahwa mempelajari spesimen sejarah dalam koleksi budaya CABI dapat memberikan banyak wawasan tentang bagaimana penyakit tanaman berkembang dan menemukan cara baru yang berkelanjutan untuk memeranginya. Studi ini diterbitkan hari ini di genomik BMC.

Penulis pertama studi Lily Beck mengajar Sains dan Solusi untuk Kemitraan Pelatihan PhD di Planet yang Berubah di Institut Grantham dan Departemen Ilmu Hayati di Imperial. Dia berkata: “Penggunaan bahan kimia dan fungisida dalam jumlah yang meningkat untuk memerangi penyakit tanaman yang muncul tidak berkelanjutan dan tidak terjangkau bagi banyak petani.

“Jika sebaliknya kita dapat memahami bagaimana jenis penyakit baru berevolusi, kita dapat memberi para petani pengetahuan yang mereka butuhkan untuk mengurangi risiko munculnya penyakit baru.”

Strain kopi spesial

Tim menghidupkan kembali sampel jamur yang menyebabkan penyakit layu kopi. Ada dua wabah penyakit yang serius, pada 1920-an dan 1950-an dan antara 1990-an, dan terus menyebabkan kerusakan.

Sebagai contoh, pada tahun 2011, 55.000 pohon kopi Robusta mati karena layu di Tanzania, menghancurkan 160 triliun kopi dalam prosesnya – setara dengan lebih dari 22 juta cangkir kopi.

Tanaman kopi mati karena penyakit layu kopi. kredit: kaby

Pada awal wabah di tahun 1920-an, penyakit layu kopi menginfeksi berbagai kultivar kopi, dan akhirnya dikendalikan pada 1950-an melalui praktik manajemen seperti membakar pohon yang terinfeksi, mencari ketahanan alami pada kopi, dan program pemuliaan yang dipilih varietas tanaman yang lebih tahan.

Namun, penyakit ini muncul kembali pada 1970-an dan menyebar luas selama 1990-an. Dua kelompok penyakit terpisah telah diidentifikasi yang masing-masing menginfeksi jenis kopi tertentu: satu menginfeksi kopi Arabika di Ethiopia, dan yang lainnya menginfeksi kopi robusta di Afrika Timur dan Tengah. Tim ingin menyelidiki bagaimana kedua strain itu muncul.

Pertukaran gen

Di lab aman CABI, mereka membangkitkan kembali dua galur dari wabah asli, dikumpulkan pada 1950-an dan disimpan dalam koleksi CABI, dan dua dari dua galur jamur khusus kopi, yang terbaru dari 2003. Kemudian mereka melakukannya. Dia mengurutkan dan memeriksa genom jamur DNA Untuk bukti perubahan yang dapat membantu mereka mencapai kopi khusus ini.

Mereka menemukan bahwa jamur yang lebih baru dan beragam memiliki genom yang lebih besar daripada galur sebelumnya, dan mengidentifikasi gen yang dapat membantu jamur mengatasi pertahanan tanaman dan bertahan hidup di dalam tanaman untuk menyebabkan penyakit.

Gen-gen ini juga ditemukan sangat mirip dengan jamur berbeda yang terkait erat yang mempengaruhi lebih dari 120 tanaman yang berbeda, termasuk pisang di Afrika sub-Sahara, menyebabkan penyakit Panama, yang saat ini menghancurkan spesies yang paling umum saat ini, pisang Cavendish. . .

Sementara strain jamur penginfeksi pisang ini diketahui dapat bertukar gen, memberikan kemampuan untuk menginfeksi varietas baru, potensi transfer gen mereka ke spesies jamur yang berbeda belum pernah terlihat sebelumnya.

Namun, tim mencatat bahwa kedua spesies tersebut terkadang hidup sangat dekat dengan akar tanaman kopi dan pisang, jadi mungkin saja jamur kopi memperoleh gen menguntungkan ini dari tetangganya yang berbasis pisang.

Kopi dan pisang sering ditanam bersama, karena tanaman kopi menyukai naungan yang disediakan oleh tanaman pisang yang lebih tinggi. Para peneliti mengatakan studi mereka dapat menunjukkan bahwa tidak menanam tanaman dengan penyakit terkait erat bersama-sama, seperti pisang dan kopi, dapat mengurangi kemungkinan munculnya jenis baru jamur pembunuh kopi.

evolusi wabah

Para peneliti sekarang menggunakan galur yang diaktifkan kembali untuk menginfeksi tanaman kopi di laboratorium, untuk mempelajari dengan tepat bagaimana jamur menginfeksi tanaman, yang dapat memberikan cara lain untuk mencegah penyebaran penyakit.

Ide-ide ini juga dapat diterapkan pada tanaman dari tanaman yang berbeda, di mana patogen tanaman lain yang terkait erat dapat membuat lompatan serupa, menyebabkan penyakit baru muncul. Setelah menunjukkan nilai dari pemeriksaan sampel historis untuk penyakit tanaman, tim berencana untuk mengulangi penelitian dengan penyakit lain yang disimpan dalam koleksi CABI, yang menampung 30.000 sampel yang dikumpulkan dari seluruh dunia selama 100 tahun terakhir.

Peneliti utama Profesor Timothy Barclau, dari Departemen Zoologi di Oxford dan Departemen Ilmu Hayati di Imperial, mengatakan: “Pendekatan historis menunjukkan kepada kita apa yang terjadi pada patogen tanaman sebelum dan sesudah wabah penyakit baru terjadi. Kita kemudian dapat mempelajari mekanismenya. evolusi dan meningkatkan prediksi tentang bagaimana wabah serupa dapat terjadi di masa depan.

“Tujuan kami adalah untuk mereplikasi studi tentang banyak patogen tanaman ini, dan pada akhirnya membuat ‘buku aturan’ tentang bagaimana patogenisitas berkembang, membantu kami mencegah wabah di masa depan jika memungkinkan.”

Referensi: “Genomics historis mengungkapkan mekanisme evolusi di balik berbagai wabah penyakit layu kopi inang Fusarium xylarioides” oleh Lily de Beek, Robin W. Noel, Julie Flood, Matthew Ryan, dan Timothy J. Baraclaw, 4 Juni 2021 dan genomik BMC.
DOI: 10.1186 / s12864-021-07700-4