Люди любят бананы. Каждый год мы съедаем их около 100 миллиардов штук. Аграрии выращивают множество сортов тропического фрукта, но на полках магазинов мы чаще всего видим бананы сорта Кавендиш. На него приходится половина мирового производства этого продукта.
Однако сейчас будущее этого сорта находится под угрозой. Его уничтожает агрессивный штамм грибка, который до этого уже расправился с другим популярным сортом — Грос-Мишель. Учёные ломают голову над тем, как предотвратить приближающийся «банановый апокалипсис».
Инфекция может привести к полному исчезновению бананов
До Кавендиша на мировом рынке банановой продукции преобладал сорт Грос-Мишель. Было это 100 лет назад и даже более. Но в начале ХХ века бананы Грос-Мишель стал атаковать грибок Fusarium oxysporum. Его штамм R1 вызывал фузариоз — так называемую панамскую болезнь, или болезнь увядания. К середине ХХ столетия она привела почти к полному исчезновению популярного сорта бананов, и компании, занятые их выращиванием, были вынуждены искать ему замену. Остановились на бананах Кавендиш, которые в то время были устойчивы к опасному штамму грибка — их, собственно, и вывели, чтобы противостоять вредоносному микроорганизму.
Но грибок Fusarium так просто сдаваться не собирался. Время шло, и к концу XX века появился его новый штамм, гораздо более агрессивный, — TR4. Сейчас его находят на банановых плантациях в Азии, Австралии, Африке и Латинской Америке. Причём грибок поражает не только бананы Кавендиш, но и ряд других сортов, что, разумеется, тревожит аграриев и учёных: инфекция может привести к полному исчезновению любимого многими тропического фрукта.
Опасный микроб проникает в растение через корни, занимает его сосудистую систему, блокируя приток воды и питательных веществ к плодам. В итоге растение увядает.
Отравляет газом
К счастью, учёные XXI века гораздо лучше подготовлены к борьбе с патогенами, чем их коллеги 100 лет назад. Наука ищет способы защитить бананы от прожорливого грибка, вызывающего панамскую болезнь.
Недавно международная команда исследователей сравнила 36 штаммов грибка Fusarium из разных частей мира. Было обнаружено, что, во-первых, штамм TR4, поражающий бананы Кавендиш, не связан эволюционно со штаммом, уничтожившим сорт Грос-Мишель. Во-вторых, учёные открыли, что новый грибок использует другие механизмы для заражения растений, позволяющие ему обходить их защиту.
Было установлено, у этого штамма есть некие «вспомогательные» гены, каких не было у его предшественника. Они ответственны за выделение оксида азота (NO) при заражении растения. Этот газ (который, между прочим, и для человека является сильнодействующим ядом, поражающим его нервную систему) подавляет защитные механизмы банана после того, как в него проникает грибок. В частности — уменьшает его способность справляться с клеточным стрессом.
Что надо для победы?
Теперь учёные раздумывают, каким способом лучше бороться с патогеном, уничтожающим бананы. Точный механизм грибковой атаки им пока не ясен, но эксперименты показали, что, если выключить два гена, ответственных за производство оксида азота, это снизит способность микроба вызывать у растений болезнь увядания.
Одним из перспективных направлений является разработка поглотителей оксида азота. Такие соединения, если начать применять их на банановых плантациях, могут защитить растения от инфекции. Но для полной победы над грибком, отмечают авторы исследования, необходим комплексный подход. Они обращают внимание, что этот микроорганизм способен сохраняться в почве на протяжении десятилетий. И чтобы предотвратить его шествие по миру, надо соблюдать строгий карантин, постоянно наблюдать за плантациями и оперативно реагировать на вспышки панамской болезни.
Это ключевые меры борьбы с грибком TR4. Кроме того, учёные предупреждают, что необходимо отказываться от доминирования одного сорта бананов в этой аграрной отрасли. Иначе рано или поздно возникнет ещё более агрессивный штамм, который вызовет новые заболевания, бороться с ними, возможно, будет куда сложнее.
«Когда в коммерческой сельхозкультуре с огромным производством нет разнообразия, она становится лёгкой мишенью для патогенов, — говорит один из авторов исследования, профессор биохимии и молекулярной биологии Массачусетского университета в Амхерсте Ли-Джун Ма. — В следующий раз, когда вы пойдёте за бананами, попробуйте купить разные сорта, которые будут в вашем магазине».