เกษตรกรกำลังเผชิญปัญหาเกี่ยวกับโรคที่พบในกล้วยที่กำลังรุกรานไปยังผลไม้อื่นที่มีผิวสีเหลือง เชื้อรานั่นเป็นสาเหตุทำให้พืชเกิดความเสียหาย และการวิเคราะห์ครั้งใหม่นี้แสดงให้เห็นว่า เชื้อราเหล่านี้มีอันตรายมากยิ่งขึ้น ยีนบางชนิดในเชื้อราเหล่านี้ได้เปลี่ยนแปลงไปโดยเชื้อราเหล่านี้สามารถที่จะขโมยสารอาหารของกล้วยได้อีกด้วย ข้อมูลใหม่อาจจะสามารถช่วยให้นักวิจัยทำการเพาะพันธุ์กล้วยที่ขัดขวางการคุกคามจากเชื้อราได้

มนุษย์ไม่ป่วยจากการกินกล้วยที่ติดเชื้อ เพราะเชื่อรานั้นแพร่กระจายด้วยอากาศและจะโจมตีเฉพาะใบไม้ของพืชเท่านั้น การติดเชื้อบนพืชสีเขียวนั้นจะเกิดการสร้างจุดสีเหลืองเล็ก ๆ ขึ้นมา เมื่อเวลาผ่านไป พวกมันจะเริ่มเข้มขึ้นและขยายตัวออกไป เนื้อเยื่อที่ติดเชื้อจะตายในที่สุด เนื้อเยื่อที่เหลืออยู่เพียงเล็กน้อยที่ยังดีอยู่จะทำการสังเคราะห์แสงได้ช้าลง สิ่งนี้เป็นกระบวนการที่พืชใช้แสงอาทิตย์ในการสร้างอาหาร ดังนั้นการติดเชื้อของพืชนั้นทำให้ผลิตกล้วยได้น้อยลง

เกษตรกรต่อสู้กับโรคที่มาจากเชื้อราด้วยการพ่นสารเคมี แต่การพ่นสารเคมีเหล่านี้มีราคาที่แพง และสารเคมีเหล่านี้ยังทำลายสิ่งแวดล้อมอีกด้วย ที่แย่ไปกว่านั้นคือ เชื้อราเริ่มมีการต่อต้านสารเคมีเหล่านี้ ดังนั้นนักวิจัยได้ค้นหาวิธีการใหม่ที่จะควบคุมการติดเชื้อที่เกิดจากเชื้อรา

หนึ่งในปัญหาที่ทำให้กล้วยเกิดความเสียหายคือโรคที่รู้จักกันในชื่อว่า Black Sigatoka (โรคซิกาโทกาสีดำ) มันเกิดขึ้นมาจากชื่อของเมืองทางใต้ของเกาะในแปซิฟิกของประเทศฟิจิ ซึ่งความเสียหายที่เกิดจากโรคนี้เริ่มครั้งแรกในปี 1960 หลังจากนั้น เชื้อราเหล่านี้ก็ได้แพร่กระจายไปทั่วโลก ซึ่งมีสายพันธุ์ของเชื้อราที่เกี่ยวข้องกันอยู่ 2 ชนิด โดยที่พวกมันก่อให้เกิดโรคซิกาโทกาสีเหลือง และ Eumunsae leaf spot (โรคจุดบนใบไม้ยูมุนเซ)

โรคทั้ง 3 ชนิดนั้นมีลักษณะที่คล้ายกัน แต่โรคซิกาโทกาสีดำนั้นเกิดขึ้นมากที่สุด มันก่อให้เกิดความเสียหายกับกล้วยได้เป็นวงกว้าง รวมไปถึงกล้วยสายพันธุ์คาเวนดิช ซึ่งเป็นกล้วยรสหวานที่รับประทานกันมากที่สุดในประเทศฝั่งตะวันตก โรคซิกาโทกาสีเหลืองนั้นเป็นโรคที่ไม่รุนแรง โรคจุดบนใบไม้ยูมุนเซจะเป็นโรคที่มีความรุนแรงที่อยู่ตรงกลางระหว่างโรคซิกาโทกาทั้งสองแบบ

เชื้อราเหล่านี้มีความคล้ายกันอย่างมาก ดังนั้นนักวิจัยที่ University of California รู้สึกสับสนว่าทำไมมันถึงก่อให้เกิดระดับของอันตรายที่แตกต่างกัน

ในการค้นหาคำตอบ พวกเขาทำงานวิจัยร่วมกับ Wageningen University ในเนเธอร์แลนด์ ทีมวิจัยได้ทำการศึกษารูปแบบที่สมบูรณ์ของยีนของเชื้อราทั้งสามชนิด เช่นเดียวกับชิ้นส่วนร่างกายอื่น ๆ เมื่อเวลาผ่านไป เชื้อราจะมีการพัฒนาตัวเองขึ้นหรือที่เรียกว่าการกลายพันธุ์คือมีการเปลี่ยนแปลงดีเอ็นเอของตัวเอง บางยีนนั้นช่วยทำให้เชื้อราสามารถมีชีวิตอยู่ต่อไปได้

ดังนั้น การที่จะเรียนรู้ว่าเชื้อรานั้นมีการประยุกต์ตัวเองในการอาศัยอยู่กับกล้วยได้อย่างไร นักวิจัยได้ทำการศึกษาไปที่ยีนของพวกมันว่ามีการเปลี่ยนแปลงอย่างไร พวกเขายังชี้ให้เห็นว่าการกลายพันธุ์ของสายพันธุ์ชนิดไหนที่ก่อให้เกิดอันตรายมากกว่ากัน

การเปลี่ยนแปลงแบบแบ่งแยกกันแสดงให้เห็นในยีนที่ใช้ในการควบคุมปฏิกิริยาทางเคมีที่เกิดขึ้นในเซลล์พืชของกล้วย ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นนี้เป็นที่รู้จักกันดีในนามของ organism’s metabolism ยีนนี้ช่วยให้เชื้อราของโรคซิกาโทกาสีดำและเชื้อรายูมุนเซเข้าทำลายผนังเซลล์ในใบกล้วย ซึ่งทำให้เชื้อราเหล่านี้ขโมยอาหารจากเซลล์ที่ติดเชื้อได้

“การวิเคราะห์ผลครั้งใหม่นี้แนะว่า เชื้อราเหล่านี้มีวิวัฒนาการไปในทางที่อันตรายมากขึ้นเพื่อดึงเอาสารอาหารออกมาจากเหยื่อ” Ti-Cheng Chang กล่าว ซึ่งเป็นเขานักชีววิทยาทางด้านจำลองระบบคอมพิวเตอร์ที่ St. Jude Children’s Research Hospital

Chang และทีมวิจัยของเขาได้ตีพิมพ์ผลงานวิจัยครั้งนี้ในวารสารทางวิชาการระดับนานาชาติเมื่อวันที่ 11 สิงหาคมใน PLOS Genetics

การค้นพบครั้งนี้ก่อให้เกิดความคิดเกี่ยวกับทางด้านอาหารมากขึ้น เช่นคำถามที่ว่า นักวิทยาศาสตร์สามารถที่จะหยุดยีนบางอย่างในกล้วยเพื่อให้ปลอดภัยต่อการคุกคามจากเชื้อราผ่านปฏิกิริยาทางเคมีได้หรือไม่

“มันมีคำถามจำนวนมากที่ถูกถาม” James Dale กล่าว ซึ่งเขาเป็นนักชีววิทยาเทคนิคที่ Queensland University of Technology เขาทำการตัดแต่งยีนของกล้วยเพื่อสร้างสายพันธุ์ของผลไม้ที่ทนทานต่อโรคเหล่านี้

การศึกษาครั้งใหม่นี้ยังได้ศึกษาไปถึงยีนชนิดอื่น ๆ ด้วยที่ส่งผลกระทบโดยตรงกับเชื้อราในการสร้างโปรตีนชนิดพิเศษขึ้น ซึ่งโปรตีนเหล่านี้ปรากฎว่าช่วยให้เหล่าเชื้อราติดเชื้อบนใบของกล้วยได้

ถึงแม้เชื้อราก่อให้เกิดโรคของกล้วยได้เหมือนกัน เชื้อราทั้งสามชนิดมีวิวัฒนาการของโปรตีนที่จำเพาะแตกต่างกัน นั่นแนะว่า พวกมันมีการพัฒนาที่แตกต่างกันเพื่อเข้าโจมตีระบบภูมิคุ้มกันของกล้วย

ที่มา: 

Journal: T.C. Chang et al. Comparative genomics of the Sigatoka disease complex on banana suggests a link between parallel evolutionary changes in Pseydocercospora fijiensis and Pseudocercospora eumusae and increased virulence on the banana host. PLOS Genetics. Published online August 11, 2016. doi: 10.1371/journal.pgen.1005904.

Journal: R. A. Isaza et al. Combating a global threat to a clonal crop: Banana black Sigatoka pathogen Pseudocercospora fijiensis (synonym Mycosphaerella fijiensis) genomes reveal clues for disease control. PLOS Genetics. Published online August 11, 2016. doi: 10.1371/journal.pgen.1005876.