Fusarium xylarioides, एक माती-जनित बुरशीमुळे "कॉफी विल्ट रोग" होतो ज्याचा इतिहास कॉफी पिकांचे लक्षणीय नुकसान करतो. 1920 च्या दशकात रोगाचा प्रादुर्भाव झाला होता ज्याचे योग्य व्यवस्थापन केले गेले. तथापि, रोग योग्य वेळी पुन्हा विलीन झाला ज्यामुळे उद्रेक झाला ज्यामुळे पिकांचे गंभीर नुकसान झाले. पूर्वीच्या अभ्यासात असे सूचित केले होते की कारक बुरशीजन्य प्रजाती संबंधित प्रजातींकडून जीन्स मिळवून विकसित झाली असावी. 5 डिसेंबर 2024 रोजी प्रकाशित झालेल्या एका अभ्यासाने पुष्टी केली आहे की कॉफी विल्ट रोगाचा प्रादुर्भाव क्षैतिज जनुकांच्या संबधित बुरशीजन्य प्रजातींकडून फ्यूसॅरियम ऑक्सिस्पोरमच्या कारक प्रजातीमध्ये हस्तांतरित झाल्यामुळे झाला होता ज्यामुळे कारणीभूत बुरशीजन्य प्रजाती विकसित आणि प्राप्त होऊ शकल्या. पिकांना लागण करणारी वैशिष्ट्ये पुन्हा उगवतात उद्रेक आणि कॉफी वनस्पतींचे नुकसान.
अनुवांशिक अभियांत्रिकीमध्ये, नवीन जनुक किंवा डीएनए कृत्रिमरित्या जीवाच्या पेशीमध्ये हस्तांतरित केले जाते जसे की प्लाझमिड्स किंवा सुधारित विषाणूंचा वापर करून जीवामध्ये नवीन क्षमता आणण्यासाठी.
निसर्गात, जनुकांचे हस्तांतरण किंवा अनुवांशिक माहितीचे प्रक्षेपण पालकांकडून पिढ्यान्पिढ्या संततीपर्यंत अनुलंब पुनरुत्पादनात होते. युकेरियोट्समध्ये हे एक सामान्य वैशिष्ट्य आहे जे त्यांना अनुकूलन आणि उत्क्रांतीसाठी भिन्नता प्राप्त करण्यास सक्षम करते. जीवाणूंसारख्या प्रोकेरियोट्समध्ये, तथापि, अनुवांशिक सामग्री पुनरुत्पादनाचा समावेश न करता एकाच पिढीच्या जीवांमध्ये क्षैतिजरित्या (किंवा पार्श्वभागी) हस्तांतरित केली जाते. याला क्षैतिज जनुक हस्तांतरण (HGT) म्हणतात आणि नकारात्मक निवड दाबांशी जुळवून घेण्यासाठी आणि जगण्यासाठी उत्क्रांत होण्यासाठी जीवाणू नवीन जीन्स मिळवण्याचा एकमेव मार्ग आहे. हे वातावरणातून डीएनएचे हस्तांतरण आणि जिवाणू गुणसूत्र किंवा प्लास्मिड (परिवर्तन) मध्ये एकीकरण करून होऊ शकते. जनुके एका जीवाणूपासून दुस-या जिवाणूमध्ये क्षैतिजरित्या हस्तांतरित केली जाऊ शकतात जिवाणू-संक्रमित विषाणू किंवा बॅक्टेरियोफेजेस (ट्रान्सडक्शन), किंवा दाता जिवाणू सेलमधून जीन्सचे थेट क्षैतिज हस्तांतरण लिंग पिलस (संयुग्मन) द्वारे प्राप्तकर्त्याच्या सेलमध्ये.
जरी प्रामुख्याने प्रोकेरियोट्समध्ये आढळून आले असले तरी, क्षैतिज जनुक हस्तांतरण युकेरियोट्सशी देखील संबंधित आहे. बॅक्टेरिया-युकेरियोट जनुक हस्तांतरणाद्वारे युकेरियोटिक उत्क्रांतीमध्ये एंडोसिम्बायोसिसची भूमिका असल्याचे ज्ञात आहे. युकेरियोट-युकेरियोट जनुक हस्तांतरणाची अनेक उदाहरणे दस्तऐवजीकरण करण्यात आली आहेत.
क्षैतिज जनुक हस्तांतरणाची घटना महत्त्वपूर्ण आहे कारण ती उत्क्रांतीमध्ये योगदान देते. उदाहरणार्थ, हे प्रतिजैविक-प्रतिरोधक/मल्टीड्रग प्रतिरोधक बॅक्टेरियाच्या विकासासाठी जबाबदार आहे जे एक प्रमुख सार्वजनिक आरोग्य समस्या आहे. शेतीमध्ये, कॉफी विल्ट रोगाचा पुन्हा उद्रेक होण्यामध्ये संबंधित बुरशीजन्य प्रजातींमधील क्षैतिज जनुक हस्तांतरणाची भूमिका बर्याच काळापासून संशयास्पद आहे.
कॉफी विल्ट रोग
कॉफी हे एक महत्त्वाचे व्यावसायिक पीक आहे. त्याची जागतिक बाजारपेठ अंदाजे $223 अब्ज इतकी आहे. कॉफीची वनस्पती Coffea कुलातील आहे. त्याच्या अनेक प्रजाती आहेत, परंतु अरेबिका आणि रोबस्टा प्रजाती बहुतेक जागतिक उत्पादनासाठी सर्वात लोकप्रिय आहेत. कॉफी अरब जगातील कॉफी उत्पादनापैकी 60-80% वाटा आहे कोफे कॅनफोरा (सामान्यतः कॉफी रोबस्टा म्हणून ओळखले जाते) सुमारे 20-40% आहे.
कॉफी विल्ट रोग हा मातीत पसरणाऱ्या बुरशीमुळे होतो Fusarium xylarioides जे पिकाच्या मुळांद्वारे प्रवेश मिळवून पोषक तत्वांसाठी पेशीच्या भिंती खराब करणाऱ्या जाइलमचे वसाहत बनवते. हे पाण्याचे शोषण रोखते ज्यामुळे झाडे कोमेजतात. संबंधित बुरशीचे फुसेरियम ऑक्सिस्पोरम हा मातीतून पसरणारा रोगकारक देखील आहे जो प्रादुर्भावित जमिनीतून पसरतो आणि केळीमधील पनामा रोग, टोमॅटो व्हॅस्क्युलर विल्ट इत्यादीसारख्या अनेक पिकांमध्ये विल्टिंग रोगासाठी जबाबदार आहे. F. ऑक्सिस्पोरम इतर वनस्पतींवर राहतात (जसे की केळी) सावलीसाठी कॉफीसह आंतरपीक करतात परंतु यजमान म्हणून कॉफी सामायिक करतात F. xylarioides.
1920 च्या दशकापासून, आफ्रिकेतील कॉफी पिकांना वेळोवेळी विल्ट रोगाचा प्रादुर्भाव होऊन कॉफीवर हानिकारक प्रभाव पडतो. उत्पादन आणि शेतकऱ्यांची उपजीविका, विशेषतः इथिओपिया आणि मध्य आफ्रिकेत. 1920 च्या दशकातील सुरुवातीच्या प्रादुर्भावाचे यशस्वीरित्या योग्य उपाय वापरून व्यवस्थापन करण्यात आले परंतु 2000 च्या दशकात हा रोग पुन्हा प्रकट झाला. कारक बुरशीचे केले Fusarium xylarioides 1920 मध्ये सुरुवातीच्या प्रादुर्भावानंतर उत्क्रांती झाली जेणेकरुन कॉफीच्या झाडांना संक्रमित करण्याची क्षमता वाढवता येईल ज्यामुळे उद्रेक पुन्हा उद्भवू शकेल? अभ्यासातून असे संकेत मिळाले आहेत F. xylarioides संसर्ग करण्याची क्षमता वाढविण्यासाठी जीन्स मिळवले.
2021 मध्ये प्रकाशित झालेल्या ऐतिहासिक जीनोमिक्स अभ्यासाने या कल्पनेचे समर्थन केले की अरेबिका आणि रोबस्टा कॉफी वनस्पतींनी अंशतः क्षैतिज हस्तांतरणाद्वारे वेगळे प्रभावक जीन्स प्राप्त केले. F. ऑक्सिस्पोरम. प्रभावकारी जीन्स रोगाच्या स्थापनेत गुंतलेल्या रेणूंना एन्कोड करतात. ही जीन्स बुरशीच्या संपूर्ण जीवनचक्रामध्ये रोग प्रक्रियेस समर्थन देण्यासाठी व्यक्त केली जातात.
5 डिसेंबर 2024 रोजी प्रकाशित झालेल्या अलीकडील अभ्यासात, संशोधकांनी 13 ऐतिहासिक जातींचे तुलनात्मक जीनोमिक विश्लेषण केले. F. ऑक्सिस्पोरम बुरशीचे विल्ट रोग कसे विकसित झाले आणि त्याच्या यजमान कॉफीच्या वनस्पतींमध्ये कसे जुळवून घेतले हे समजून घेण्यासाठी. असे आढळून आले F. Xylarioides चार वेगळे वंश आहेत: एक अरेबिका कॉफी वनस्पतींशी जुळवून घेतलेला, एक रॉबस्टा कॉफीच्या वनस्पतींशी जुळवून घेतलेला, आणि दोन ऐतिहासिक वंश जे संबंधित कॉफी प्रजातींवर राहतात. पुढे, या जातींनी संबंधितांकडून गंभीर जनुक प्राप्त केले होते एफ. ऑक्सीस्पोरम, ज्याने रोग निर्माण करण्यास सक्षम केले F. xylarioides वाळलेल्या रोगास कारणीभूत होण्यासाठी कॉफी वनस्पतींच्या सेल भिंती तोडणे. पासून युकेरियोट-युकेरियोट क्षैतिज जनुक हस्तांतरण F. ऑक्सिस्पोरम ते F. xylarioides कॉफीच्या झाडांना प्रभावीपणे संक्रमित करण्याची परवानगी दिली कॉफी विल्ट रोग पुन्हा उद्भवणे शक्य करणे.
हा रोग कसा होतो हे समजून घेणे कृषी पद्धतींचे सूक्ष्म ट्यूनिंग आणि वनस्पती रोगांचे अधिक प्रभावीपणे व्यवस्थापन करण्यासाठी उपयुक्त ठरू शकते.
***
संदर्भ:
- कोलोरॅडो डेन्व्हर विद्यापीठ. क्षैतिज जनुक हस्तांतरण – क्रियाकलाप-मार्गदर्शक. येथे उपलब्ध आहे https://www.ucdenver.edu/docs/librariesprovider132/a-sync_sl/genetics/upload-2/bacterial-genetics/horizontal-gene-transfer-activity-guide.pdf
- कीलिंग, पी., पामर, जे. युकेरियोटिक उत्क्रांतीमध्ये क्षैतिज जनुक हस्तांतरण. नॅट रेव्ह जेनेट 9, 605–618 (2008). https://doi.org/10.1038/nrg2386
- पेक, एलडी, इ. ऐतिहासिक जीनोमिक्स यजमान-विशिष्ट कॉफी विल्ट रोगकारक Fusarium xylarioides च्या अनेक उद्रेकामागील उत्क्रांती पद्धती प्रकट करते. बीएमसी जीनोमिक्स 22, 404 (2021). प्रकाशित: 04 जून 2021. DOI: https://doi.org/10.1186/s12864-021-07700-4
- पेक एलडी, इ. बुरशीजन्य फ्युसेरियम प्रजातींमधील क्षैतिज हस्तांतरणामुळे कॉफी विल्ट रोगाच्या लागोपाठ प्रादुर्भाव होण्यास हातभार लागला. पीएलओएस जीवशास्त्र. प्रकाशित: 5 डिसेंबर 2024. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3002480
***
