تبلیغات

"انتقال افقی ژن" بین قارچ ها منجر به شیوع "بیماری پژمردگی قهوه" شد. 

قارچ Fusarium xylarioides، قارچی که از خاک منتقل می‌شود، باعث "بیماری پژمردگی قهوه" می‌شود که سابقه ایجاد خسارات قابل توجهی به محصولات قهوه دارد. شیوع بیماری در دهه 1920 وجود داشت که به درستی مدیریت شد. با این حال، این بیماری در زمان مناسب دوباره ادغام شد و منجر به شیوع بیماری شد که باعث خسارات شدید به محصول شد. مطالعات قبلی نشان داده بود که گونه قارچی عامل بیماری ممکن است با به دست آوردن ژن از گونه های مرتبط تکامل یافته باشد. مطالعه ای که در 5 دسامبر 2024 منتشر شد تأیید کرد که ظهور مجدد بیماری پژمردگی قهوه به دلیل انتقال افقی ژن از گونه قارچی مرتبط Fusarium oxysporum به گونه عامل بیماری Fusarium xylarioides بود که به گونه های قارچی عامل اجازه تکامل و به دست آوردن مناسب را داد. ویژگی هایی برای آلوده کردن محصولات زراعی که منجر به ظهور مجدد شیوع و آسیب به گیاهان قهوه می شود.  

در مهندسی ژنتیک، ژن یا DNA جدید به طور مصنوعی با استفاده از ناقل هایی مانند پلاسمیدها یا ویروس های اصلاح شده برای معرفی قابلیت های جدید به یک موجود زنده به سلول ارگانیسم منتقل می شود.  

در طبیعت، انتقال ژن یا انتقال اطلاعات ژنتیکی در تولید مثل به صورت عمودی از والدین به فرزندان نسل های بعدی صورت می گیرد. این یک ویژگی مشترک در یوکاریوت ها است که آنها را قادر می سازد تا برای سازگاری و تکامل تغییراتی کسب کنند. با این حال، در پروکاریوت‌ها مانند باکتری‌ها، مواد ژنتیکی به صورت افقی (یا جانبی) بین ارگانیسم‌های هم نسل بدون دخالت تولید مثل منتقل می‌شوند. این انتقال افقی ژن (HGT) نامیده می‌شود و تنها راهی است که باکتری‌ها می‌توانند ژن‌های جدیدی را برای سازگاری با فشار انتخاب منفی و تکامل برای بقا به دست آورند. این می تواند با انتقال DNA از محیط و ادغام آن در کروموزوم یا پلاسمید باکتری (تبدیل) اتفاق بیفتد. ژن ها همچنین می توانند به صورت افقی از یک باکتری به باکتری دیگر توسط ویروس یا باکتریوفاژهای آلوده کننده باکتری (ترانسداکشن)، یا با انتقال افقی مستقیم ژن ها از یک سلول باکتری اهدا کننده به سلول گیرنده از طریق جنسی پیلوس (کنژوگاسیون) منتقل شوند.  

اگرچه عمدتاً در پروکاریوت ها مشاهده می شود، انتقال افقی ژن با یوکاریوت ها نیز مرتبط است. شناخته شده است که اندوسیمبیوز از طریق انتقال ژن باکتری-یوکاریوت در تکامل یوکاریوتی نقش داشته است. چندین نمونه از انتقال ژن یوکاریوت - یوکاریوت مستند شده است.  

پدیده انتقال افقی ژن به دلیل کمک به تکامل مهم است. به عنوان مثال، این مسئول ایجاد گونه‌های مقاوم به آنتی‌بیوتیک/مقاوم در برابر چند دارو از باکتری است که یک مسئله مهم بهداشت عمومی است. در کشاورزی، نقش انتقال افقی ژن بین گونه‌های قارچی مرتبط از دیرباز در ظهور مجدد بیماری پژمردگی قهوه مشکوک بوده است.  

بیماری پژمردگی قهوه 

قهوه یک محصول تجاری مهم است. اندازه بازار جهانی آن حدود 223 میلیارد دلار تخمین زده می شود. گیاه قهوه متعلق به تیره Coffea است. گونه‌های زیادی دارد، اما گونه‌های عربیکا و روبوستا بیشترین میزان تولید جهانی را به خود اختصاص می‌دهند. کافیه عربی 60 تا 80 درصد از تولید قهوه در جهان را تشکیل می دهد، در حالی که کافئا کایفورا (معمولاً به عنوان قهوه روبوستا شناخته می شود) حدود 20 تا 40 درصد است. 

بیماری پژمردگی قهوه توسط یک قارچ خاکی ایجاد می شود فوزاریوم زایلاریوئیدس که از طریق ریشه های محصول وارد می شود تا آوند چوبی را مستعمره کند و دیواره های سلولی را برای مواد مغذی تخریب کند. جذب آب را مسدود می کند که منجر به پژمردگی گیاهان می شود. قارچ مربوطه فوزاریوم اکسی اسپوروم همچنین یک پاتوژن منتقله از خاک است که از طریق خاک آلوده پخش می شود و مسئول بیماری پژمردگی در بسیاری از محصولات مانند بیماری پاناما در موز، پژمردگی عروقی گوجه فرنگی و غیره است. F. oxysporum روی گیاهان دیگر (مانند موز) که با قهوه برای سایه کشت شده اند زندگی می کند، اما قهوه را به عنوان میزبان به اشتراک می گذارد. F. xylarioides.  

از دهه 1920، محصولات قهوه در آفریقا دچار شیوع دوره ای بیماری پژمردگی با تأثیرات مخرب بر قهوه شده اند. تولید و معیشت کشاورزان، به ویژه در اتیوپی و آفریقای مرکزی. اولین شیوع در دهه 1920 با موفقیت با استفاده از ابزارهای مناسب مدیریت شد، اما این بیماری دوباره در دهه 2000 ظهور کرد. آیا قارچ عامل فوزاریوم زایلاریوئیدس پس از شیوع اولیه در دهه 1920 دچار تکامل شدند تا توانایی آلوده کردن گیاهان قهوه را افزایش دهند که منجر به ظهور مجدد همه‌گیری‌ها شود؟ نشانه هایی از مطالعات وجود داشت که F. xylarioides ژن های اکتسابی برای افزایش توانایی عفونت.  

مطالعه ژنومیک تاریخی که در سال 2021 منتشر شد، از این ایده حمایت کرد که گیاهان قهوه آرابیکا و روبوستا تا حدی ژن‌های عامل مجزا را از طریق انتقال افقی از F. oxysporum. ژن های عامل مولکول های دخیل در ایجاد بیماری را رمزگذاری می کنند. این ژن ها در طول چرخه زندگی قارچ ها برای حمایت از روند بیماری بیان می شوند.  

در مطالعه اخیر منتشر شده در 5 دسامبر 2024، محققان تجزیه و تحلیل ژنومی مقایسه ای 13 سویه تاریخی را انجام دادند. F. oxysporum برای درک اینکه چگونه قارچ عامل بیماری پژمردگی تکامل یافته و با گیاهان قهوه میزبان خود سازگار شده است. مشخص شد که F. Xylarioides دارای چهار اصل و نسب متمایز است: یکی سازگار با گیاهان قهوه آرابیکا، یکی سازگار با گیاهان قهوه روبوستا، و دو دودمان تاریخی که در گونه های قهوه مرتبط زندگی می کردند. علاوه بر این، این سویه‌ها ژن‌های حیاتی را از مربوطه به دست آورده بودند F. oxysporum، که باعث ایجاد بیماری شد F. xylarioides برای شکستن دیواره سلولی گیاهان قهوه و ایجاد بیماری پژمردگی. انتقال ژن افقی یوکاریوت-یوکاریوت از F. oxysporum به F. xylarioides به اولی اجازه داد تا گیاهان قهوه را به طور موثر آلوده کند ظهور مجدد بیماری پژمردگی قهوه را ممکن می کند.  

این درک از چگونگی ایجاد این بیماری ممکن است در تنظیم شیوه های کشاورزی و مدیریت موثرتر بیماری های گیاهی مفید باشد.   

*** 

منابع:  

  1. دانشگاه کلرادو دنور انتقال افقی ژن - راهنمای فعالیت. موجود در https://www.ucdenver.edu/docs/librariesprovider132/a-sync_sl/genetics/upload-2/bacterial-genetics/horizontal-gene-transfer-activity-guide.pdf 
  1. Keeling، P.، Palmer، J. انتقال ژن افقی در تکامل یوکاریوتی. Nat Rev Genet 9, 605–618 (2008). https://doi.org/10.1038/nrg2386 
  1. پک، LD، و همکاران. ژنومیک تاریخی مکانیسم‌های تکاملی را در پس شیوع‌های متعدد پاتوژن پژمردگی قهوه مخصوص میزبان Fusarium xylarioides نشان می‌دهد. BMC Genomics 22, 404 (2021). تاریخ انتشار: 04 ژوئن 2021. DOI: https://doi.org/10.1186/s12864-021-07700-4 
  1. پک LD، و همکاران. انتقال افقی بین گونه های قارچی فوزاریوم به شیوع پی در پی بیماری پژمردگی قهوه کمک کرد. زیست شناسی PLoS. تاریخ انتشار: 5 دسامبر 2024. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3002480 

*** 

اومش پراساد
اومش پراساد
روزنامه نگار علمی | موسس ویراستار، مجله علمی اروپایی

مشترک شدن در خبرنامه ما

برای به روزرسانی با آخرین اخبار ، پیشنهادات و اطلاعیه های ویژه

رایج ترین مقالات

منشاء COVID-19: خفاش های بیچاره نمی توانند بی گناهی خود را ثابت کنند

یک مطالعه اخیر نشان می دهد که خطر تشکیل ...

اولین پیوند موفقیت آمیز قلب خوک اصلاح شده ژنتیکی (GM) به انسان

پزشکان و دانشمندان دانشکده دانشگاه مریلند...

دنباله دار لئونارد (C/2021 A1) ممکن است در 12 دسامبر با چشم غیرمسلح قابل مشاهده شود...

از میان چندین دنباله دار کشف شده در سال 2021، دنباله دار C/2021...
- تبلیغات -
92,781طرفدارانپسندیدن
47,293دنبالدنبال کردن
1,772دنبالدنبال کردن
30مشترکیناشتراک