Jamur pembunuh kopi berusia 70 tahun dihidupkan kembali oleh para ilmuwan – inilah alasannya

Para peneliti telah menghidupkan kembali spesimen jamur penyebab layu kopi untuk mengetahui bagaimana penyakit itu berkembang dan bagaimana mencegahnya menyebar.

Penyakit layu kopi disebabkan oleh jamur yang telah menyebabkan wabah dahsyat di sub-Sahara Afrika sejak tahun 1920-an 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 di berbagai tanaman, termasuk penyakit panama pada pisang.

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

Solusi berkelanjutan

Tim peneliti di Imperial College London, itu Universitas Oxford, dan CABI nirlaba pertanian, juga mengatakan memeriksa sampel historis dalam koleksi budaya CABI dapat memberikan banyak wawasan tentang evolusi penyakit tanaman dan cara baru yang berkelanjutan untuk mengendalikannya. Studi ini diterbitkan hari ini di BMC Genomics.

Penulis pertama studi ini Lily Peck sedang belajar di Institut Grantham dan Departemen Ilmu Hayati di Imperial tentang Sains dan Solusi untuk Kemitraan Pelatihan Doktor Planet yang Berubah. Dia berkata: “Menggunakan bahan kimia dan fungisida dalam jumlah yang meningkat untuk mengendalikan penyakit tanaman yang muncul tidak berkelanjutan dan tidak terjangkau bagi banyak petani.

“Sebaliknya, jika kita memahami bagaimana jenis penyakit baru berkembang, kita dapat memberi petani pengetahuan yang mereka butuhkan untuk mengurangi risiko penyakit baru sejak awal.”

Varietas khusus kopi

Tim tersebut menghidupkan kembali sampel jamur yang dibekukan secara kriogenik yang menyebabkan kopi menjadi layu. Pada 1920-an hingga 1950-an dan antara 1990-an dan 2000-an, ada dua wabah besar penyakit yang masih menyebabkan kerusakan.

Pada tahun 2011, misalnya, di Tanzania 55.000 pohon kopi Robusta mati karena layu dan 160 ton kopi dihancurkan dalam prosesnya – ini setara dengan lebih dari 22 juta cangkir kopi.

Tanaman kopi mati karena penyakit layu kopi Sumber foto: CABI

Dalam wabah yang dimulai pada tahun 1920-an, penyakit layu kopi menginfeksi berbagai varietas kopi dan akhirnya diikuti oleh praktik manajemen seperti membakar pohon yang terinfeksi, menemukan ketahanan alami pada kopi, dan program pemuliaan yang ditujukan untuk lebih banyak pilihan, tahan pada tahun 1950-an. varietas tanaman yang dikendalikan.

Namun, penyakit ini muncul kembali pada 1970-an dan menyebar dengan cepat pada 1990-an hingga 2000-an. Dua populasi penyakit yang berbeda telah diidentifikasi, masing-masing hanya menginfeksi jenis kopi tertentu: satu menginfeksi kopi Arabika di Ethiopia dan yang lainnya menginfeksi kopi Robusta di Afrika Timur dan Tengah. Tim ingin mempelajari bagaimana kedua strain itu muncul.

Tukar gen

Di laboratorium yang aman di CABI, mereka membangkitkan dua galur dari wabah asli, yang dikumpulkan pada 1950-an dan ditambahkan ke koleksi CABI, dan masing-masing dua galur dari dua galur jamur spesifik kopi, yang terbaru dari tahun 2003 yang mengurutkan genom dari jamur dan memeriksanya DNA untuk bukti perubahan yang mungkin telah membantu mereka menginfeksi jenis kopi tertentu.

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

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

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

Namun, tim mencatat bahwa kedua spesies tersebut terkadang hidup berdekatan di akar tanaman kopi dan pisang, dan oleh karena itu ada kemungkinan bahwa jamur kopi menerima gen menguntungkan ini dari tetangganya yang biasanya berbasis pisang.

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

Evolusi wabah

Para peneliti sekarang menggunakan galur yang diresusitasi untuk menginfeksi tanaman kopi di laboratorium, untuk mempelajari dengan tepat bagaimana jamur menginfeksi tanaman, dan mungkin menawarkan cara lain untuk mencegah penyebaran penyakit.

Temuan juga dapat ditransfer ke tanaman yang berbeda, di mana patogen tanaman terkait lainnya membuat lompatan serupa dan menimbulkan penyakit baru. Setelah menunjukkan nilai mempelajari spesimen sejarah penyakit tanaman, tim berencana untuk mengulangi studi dengan penyakit lain yang diadakan dalam koleksi CABI, yang mencakup 30.000 spesimen yang dikumpulkan dari seluruh dunia selama 100 tahun terakhir dikumpulkan.

Peneliti utama Profesor Timothy Barraclough 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. Kami kemudian dapat mempelajari mekanisme evolusi dan meningkatkan prediksi tentang bagaimana wabah serupa mungkin terjadi di masa depan.

“Tujuan kami adalah untuk mereplikasi penelitian ini untuk banyak patogen tanaman dan pada akhirnya menciptakan ‘seperangkat aturan’ untuk mengembangkan patogenisitas yang akan membantu kami mencegah wabah di masa depan jika memungkinkan.”

Referensi: “Genomics Historis mengungkap mekanisme evolusi di balik beberapa wabah patogen layu kopi spesifik inang Fusarium xylarioides” oleh Lily D. Peck, Reuben W. Nowell, Julie Flood, Matthew R. Ryan dan Timothy G. Barraclough, 4 Juni, 2021, BMC Genomics.
DOI: 10.1186 / s12864-021-07700-4