Fusarium xylarioides, un fungus in a terra, causa a "malattia di u cafè" chì hà una storia di causà danni significativi à i culturi di caffè. Ci sò stati epidemie di a malatia in l'anni 1920 chì sò stati gestiti in modu adattatu. In ogni casu, a malatia si ripresentò in u tempu debitu, purtendu à i focu chì anu causatu danni severi à i culturi. Studi precedenti anu indicatu chì a spezia fungica causativa pò esse evoluzionata acquistendu genes da spezie rilativi. Un studiu publicatu u 5 di dicembre di u 2024 hà cunfirmatu chì a riapparizione di epidemie di a malatia di u caffè era dovuta à i trasferimenti di geni horizontali da a spezia fungica Fusarium oxysporum correlata à a spezia causativa Fusarium xylarioides chì hà permessu à e spezie fungiche causale di evoluzione è acquistà adatti. caratteristiche per infettà i culturi chì portanu à a riapparizione di focu è danni à i pianti di caffè.
In l'ingegneria genetica, u novu gene o DNA hè trasferitu artificialmente in a cellula di l'organismu utilizendu vettori cum'è plasmidi o virus mudificati per intruduce una nova capacità à un organismu.
In a natura, u trasferimentu di geni o a trasmissione di l'infurmazione genetica si faci in a ripruduzzione verticalmente da i genitori à i figlioli in generazioni. Questa hè una caratteristica cumuna in eucarioti chì li permette di acquistà variazioni per l'adattazione è l'evoluzione. In i procarioti, cum'è in i batteri, però, i materiali genetichi sò trasferiti horizontalmente (o lateralmente) trà l'organisimi di a listessa generazione senza implicazione di ripruduzzione. Questu hè chjamatu trasferimentu di gene horizontale (HGT) è hè l'unicu modu chì i batteri ponu acquistà novi geni per adattà à e pressioni di selezzione negativa è evoluzione per a sopravvivenza. Questu pò accade per trasferimentu di DNA da l'ambiente è a so integrazione in u cromusomu bacterial o plasmid (trasfurmazione). I geni ponu ancu esse trasferiti orizzontalmente da una bacteria à l'altru da virus o bacteriophages chì infettanu i batteri (trasduzione), o da u trasferimentu horizontale direttu di geni da una cellula bacteriana di donatore à una cellula destinataria via u pilus sessuale (conjugazione).
Ancu s'ellu hè osservatu principarmenti in i procarioti, u trasferimentu di geni horizontale hè assuciatu ancu cù eucarioti. L'endosimbiosi hè cunnisciuta per avè ghjucatu un rolu in l'evoluzione eucariota per mezu di u trasferimentu di geni batteri-eucarioti. Diversi casi di trasferimentu di geni eucarioti-eucarioti sò stati documentati.
U fenomenu di trasferimentu di geni horizontale hè significativu perchè cuntribuisce à l'evoluzione. Per esempiu, Questu hè rispunsevule per u sviluppu di ceppi di bacteria resistenti à l'antibiotici / multidrug chì hè un prublema maiò di salute publica. In l'agricultura, u rolu di u trasferimentu di geni horizontale trà e spezie fungiche cunnesse hè statu longu suspettatu in a reemergenza di epidemie di a malatia di u cafè.
A malatia di u caffè
U caffè hè una cultura cummerciale impurtante. A so dimensione di u mercatu globale hè stimata à circa $ 223 miliardi. A pianta di cafè appartene à u genus Coffea. Hà parechje spezie, ma l'arabica è l'spezie Robusta sò i più populari per a maiò parte di a produzzione glubale. caffè arabica cunta 60-80% di a pruduzzioni di cafè di u mondu, mentri Coffea canephora (cumunemente cunnisciutu cum'è Coffea robusta) cunta circa 20-40%.
A malatia di u cafè hè causata da un fungus in terra Fusarium xylarioides chì guadagna l'entrata attraversu e radiche di a cultura per culunizà u xilema degradandu i muri di e cellule per nutrienti. Impedisce l'assunzione di l'acqua chì porta à u marchjamentu di e piante. U fungus cunnessu Fusarium oxysporum hè ancu un patogenu di terra chì si sparghje in terra infestata è hè rispunsevuli di a malatia di marchja in parechji culturi, cum'è a malatia di Panama in banane, u pumadoru vascular, etc. F. oxysporum vive nantu à altre piante (cum'è a banana) intercropped cù u caffè per l'ombra, ma sparte u caffè cum'è un ospite cù F. xylarioides.
Dapoi l'anni 1920, i culturi di cafè in Africa anu patitu periodichi epidemie di malatia di marchje cù un impattu dannosu à u caffè. Pruduzzioni è l'agricultori, in particulare in Etiopia è in Africa cintrali. I primi epidemie in l'anni 1920 sò stati gestiti cù successu cù i mezi adatti, ma a malatia hè riapparsa in l'anni 2000. Hà fattu u fungus causativu Fusarium xylarioides subisce l'evoluzione dopu à i focu iniziali in l'anni 1920 in modu di rinfurzà a capacità di infettà e piante di caffè chì portanu à a riapparizione di epidemie? Ci era indicazione da studii chì F. xylarioides geni acquistati per rinfurzà a capacità di infettà.
Un studiu di genomica storica publicatu in u 2021 sustene l'idea chì i pianti di cafè arabica è robusta anu acquistatu in parte geni effetori distinti via trasferimentu horizontale da F. oxysporum. I geni effecturi codificanu molécule implicate in u stabilimentu di a malatia. Questi geni sò spressi in tuttu u ciclu di vita di i fungi per sustene u prucessu di a malatia.
In u studiu recente publicatu u 5 dicembre 2024, i circadori anu realizatu analisi genomica comparativa di 13 ceppi storichi di F. oxysporum per capisce cumu si sviluppò u fungus chì causava a malatia di marchje è adattatu à e so piante di caffè ospitanti. Hè statu trovu chì F. Xylarioides hà quattru lignaghji distinti: unu adattatu à e piante di caffè arabica, unu adattatu à e piante di caffè robusta, è dui lignaggi storichi chì campavanu nantu à spezie di caffè in relazione. In più, sti ceppi avianu acquistatu geni critichi da a relazione F. oxysporum, chì hà permessu a causa di a malatia F. xylarioides per rompe i muri di e cellule di e piante di caffè per causà a malatia di marchje. U trasferimentu di gene horizontale eucariote-eucariote da F. oxysporum à F. xylarioides hà permessu à u primu di infettà e piante di caffè in modu efficace rende pussibule a riapparizione di a malatia di u caffè.
Questa cunniscenza di a manera chì a malatia hè causata pò esse d'utile in fine-tuning pratichi agriculi è gestione di e malatie di e piante in modu più efficace.
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Da vede:
- Università di Colorado Denver. Trasferimentu di Gene Horizontale - guida d'attività. Disponibile à https://www.ucdenver.edu/docs/librariesprovider132/a-sync_sl/genetics/upload-2/bacterial-genetics/horizontal-gene-transfer-activity-guide.pdf
- Keeling, P., Palmer, J. Trasferimentu di gene horizontale in l'evoluzione eucariotica. Nat Rev Genet 9, 605-618 (2008). https://doi.org/10.1038/nrg2386
- Peck, LD, et al. A genomica storica revela i meccanismi evolutivi daretu à parechje epidemie di u patogenu Fusarium xylarioides di u caffè specificu per l'ospite. BMC Genomics 22, 404 (2021). Publicatu: 04 June 2021. DOI: https://doi.org/10.1186/s12864-021-07700-4
- Peck LD, et al. I trasferimenti orizontali trà e spezie fungi Fusarium anu cuntribuitu à epidemi successivi di a malatia di u cafè. Biologia PLoS. Publicatu : 5 dicembre 2024. DOI : https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3002480
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