Species diversity and pathogenicity of the Fusarium oxysporum species complex associated with potato tuber dry rot, including the description of F. sherbakoffii sp. nov.

Kartoffeln sind ein Grundnahrungsmittel des menschlichen Speiseplans, die im Boden wachsen und ihre Energie in unterirdischen Knollen speichern. Diese Nutzpflanzen sind jedoch anfällig für eine Gruppe von Pilzen, die als Fusarium oxysporum-Artenkomplex bekannt ist. Betrachten Sie diesen Komplex nicht als einen einzelnen Organismus, sondern als eine riesige Familie sehr eng verwandter Pilze, die dem bloßen Auge fast identisch aussehen, aber tatsächlich unterschiedliche Arten mit verschiedenen Verhaltensweisen sind. Wenn diese Pilze Kartoffelknollen infizieren, verursachen sie eine Krankheit namens Trockenfäule, die das Fruchtfleisch der Kartoffel in ein trockenes, krümeliges Chaos verwandelt, was zu erheblichen Verlusten für Landwirte und die Ernährungssicherheit führt. Lange Zeit hatten Wissenschaftler Schwierigkeiten, diese verschiedenen Familienmitglieder voneinander zu unterscheiden, da sie sie oft unter einem einzigen Namen zusammenfassten, was es schwierig machte, zu verstehen, welcher spezifische Typ den meisten Schaden anrichtet oder wie man sie effektiv bekämpft.

In einer aktuellen Studie versuchten Forscher, diese Verwirrung aufzuklären, indem sie Kartoffelknollen aus fünf verschiedenen Regionen Russlands untersuchten, die Anzeichen dieser Trockenfäule zeigten. Sie sammelten dreiundzwanzig Pilzproben von den erkrankten Kartoffeln und unterzogen sie einer detaillierten genetischen Analyse. Anstatt sich darauf zu verlassen, wie die Pilze aussah, was irreführend sein kann, lasen die Wissenschaftler spezifische Abschnitte des genetischen Codes der Pilze. Sie untersuchten fünf verschiedene Teile der genetischen Bedienungsanleitung, einschließlich Abschnitten, die steuern, wie die Pilze ihre Proteine aufbauen und wie sie ihr genetisches Material kopieren. Dieser Ansatz ermöglichte es ihnen, zwischen den verschiedenen Arten mit einem hohen Grad an Sicherheit zu unterscheiden, und enthüllte eine verborgene Vielfalt innerhalb der verrottenden Kartoffeln.

Die Untersuchung bestätigte, dass mehrere bekannte Arten vorhanden waren, darunter sieben Stämme eines Typs, vier eines anderen und kleinere Zahlen von zwei weiteren. Die bedeutendste Entdeckung war jedoch, dass acht der Stämme, die an verschiedenen Standorten aus Kartoffeln gesammelt wurden, mit keiner bekannten Art übereinstimmten. Diese einzigartigen Pilze wurden als eine neue Art identifiziert, die die Forscher Fusarium sherbakoffii nannten. Zusätzlich zur Beschreibung dieses neuen Familienmitglieds klärte die Studie die Beziehungen zwischen zehn anderen zuvor benannten Arten und stellte fest, dass einige dieser Namen tatsächlich denselben Organismus bezeichneten und zusammengefasst werden sollten. Die Forscher beobachteten auch, wie diese Pilze wachsen, und notierten spezifische Merkmale wie die Bildung winziger Sporen in Clustern sowie die Produktion von dickwandigen Überdauerungsstrukturen, was half, ihre Identitäten zu bestätigen.

Über das bloße Benennen der Pilze hinaus testete das Team, wie gefährlich jeder Typ für die Kartoffeln war. Sie inokulierten gesunde Kartoffelknollen mit den verschiedenen Stämmen, um zu sehen, wie viel Schaden jeder verursachte. Die Ergebnisse zeigten einen deutlichen Unterschied in der Aggressivität. Eine Art, F. nirenbergiae, erwies sich als die zerstörerischste und verursachte Gewebeschäden, die zwischen 1,6 und 8,2 Mal umfangreicher waren als die Schäden, die durch die anderen Arten verursacht wurden. Die neue Art, F. sherbakoffii, und der Standardtyp F. oxysporum zeigten variable Schadensgrade, was bedeutet, dass einige Stämme schlimmer als andere waren, während eine andere Art, F. odoratissimum, den geringsten Schaden anrichtete. Interessanterweise verursachten, während Trockenfäule typischerweise eine trockene, krümelige Zersetzung erzeugt, einige der aggressiveren Stämme, einschließlich der neuen Art und des Standardtyps, dass das Kartoffelfleisch dunkelbraun wurde, sich aufweichte und im infizierten Bereich nass wurde, was eine andere Art von Fäulnis erzeugte, als man normalerweise erwartet. Diese Arbeit liefert ein klareres Bild der spezifischen Feinde, die Kartofferkulturen bedrohen, indem sie über eine allgemeine Bezeichnung hinausgeht, um genau zu identifizieren, welche Pilze vorhanden sind und wie schwerwiegend sie zuschlagen können.