酿造解决方案：研究人员应对危及我们心爱饮品的咖啡枯萎病

根据他们发表在《PLoS Biology》期刊上的研究结果，真菌病原体仍然是撒哈拉以南非洲咖啡种植和经济的重大风险。

这一研究证实了先前的研究即由适应特定宿主植物的不同种群组成的复杂物种群体。

该研究确认了存在具有不同宿主偏好的基因系，分别针对阿拉比卡和罗布斯塔咖啡。研究还指出，病原体经常从相关真菌获取“水平转移”的DNA片段，这为重复的疾病爆发做出了贡献。

对于1200多万家庭的生计至关重要

咖啡是非洲超过1200万家庭的重要收入来源，并且对于各种国家的税收收入至关重要。例如，埃塞俄比亚的咖啡出口年收入达到了7.628亿美元。然而，自1920年代以来，咖啡枯萎病的持续爆发已对东非和中非的咖啡种植造成了毁灭性影响，影响了作物产量和农民收入。

在他们的研究中，科学家们分析了从CABI的培养品种库中积累的13个历史株系的基因组，追踪这些持续的咖啡枯萎病爆发的进化历史。

CABI生物资源高级研究负责人马修·瑞安（Dr. Matthew Ryan）共同撰写了这项研究，并与来自国际学院伦敦的首席作者莉莉·佩克（Dr. Lily Peck）合作，剑桥大学的蒂姆·巴拉克劳（Professor Tim Barraclough）也参与了其中。

理解基因结构和进化潜力是至关重要的

佩克博士强调：“为了增强我们对像这样的真菌病原体的管理策略，了解它们的基因组成和进化动态至关重要。”

“我们的研究发现至少存在四个不同的基因系：一个专门针对阿拉比卡，一个针对罗布斯塔，以及两个来自不同咖啡种类的较老基因系。”

“这些基因系之间大规模基因组片段的变异表明，效应基因（对成功感染至关重要）的交换有助于确立宿主特异性。”

佩克博士指出，多个基因转移到种群中与可移动致病性染色体的不同片段相对应，这些片段富含效应基因和转座子。

转座子，通常被称为“跳跃基因”，是一种能够在基因组内重新定位的DNA序列。它们在多种生物中存在，包括细菌、酵母、人类、小鼠、果蝇和青蛙。

基于转录组学在感染期间显著表达

转录组学分析表明，在特定致病株感染阿拉比卡咖啡的过程中，效应基因和其他有助于分解植物细胞壁的碳水化合物活性酶高度激活。

巴拉克劳教授表示：“和之间某些转座子的广泛共享，以及与水平基因转移相关的可移动元素的识别，支持了我们对水平转移发生的信念。”

“这表明，这种基因交换可能是导致咖啡枯萎病反复出现的原因。”

多种咖啡品种的潜在利润导向出口

瑞安博士强调，这项研究的影响不仅仅局限于咖啡，可能为更广泛的真菌相互作用提供见解。他指出：“理解不同物种之间的水平基因交换导致咖啡枯萎病反复出现是理解更广泛真菌行为的关键，尽管我们还有很多要学习的。”

研究人员提出，这些水平基因转移可能发生在共享环境中，因为和都是生活在土壤中、发现于受咖啡枯萎影响的树木根部和木材中的病原体，也存在于该地区香蕉树的根部。

此外，理解水平转移的运作方式可能有助于开发减少密切相关的物种之间效应基因转移风险的间作策略。