Fusarium oxysporum bedroht Cavendish-Bananen weltweit

Wussten Sie, dass die Bananen, die Sie heute essen, nicht derselben Sorte entsprechen wie jene, die Menschen noch vor wenigen Generationen gegessen haben?

Bei der Banane, die heute vielleicht zu Ihrem Frühstück gehörte, handelt es sich wahrscheinlich um die Sorte Cavendish. Bis in die 1950er-Jahre lag in Supermärkten dagegen vor allem die Sorte Gros Michel. Sie wurde durch eine Krankheit namens Fusarium-Welke der Banane, kurz FWB, nahezu ausgelöscht.

Die FWB bei Gros Michel wurde durch Fusarium oxysporum Rasse 1 verursacht, einen Pilzerreger, der Bananen befällt. Die Pilzinfektion tötet die Pflanze, indem sie ihr Leitgewebe besiedelt und dadurch den Transport von Wasser und Mineralstoffen blockiert.

Pflanzenbiologinnen und Pflanzenbiologen entwickelten die gegen Fusarium resistente Sorte Cavendish als Ersatz für Gros Michel. In den vergangenen Jahrzehnten bedroht jedoch ein erneutes Auftreten der FWB die weltweite Bananenproduktion. Ausgelöst wird es durch eine andere Variante desselben Pilzes, die Tropische Rasse 4 oder TR4.

Wie konnte Fusarium oxysporum die Fähigkeit entwickeln, Resistenzen zu überwinden und so viele unterschiedliche Pflanzen zu infizieren?

Das zweiteilige Genom von F. oxysporum

Ich bin Genomforscherin und untersuche seit zehn Jahren die genetische Evolution von Fusarium oxysporum. Als Artenkomplex kann F. oxysporum bei mehr als 120 Pflanzenarten Welke- und Wurzelfäulekrankheiten verursachen. Manche Stämme können auch Menschen infizieren.

Mein Labor stellte 2010 fest, dass sich jedes Genom von F. oxysporum in zwei Bereiche gliedern lässt: ein Kerngenom, das allen Stämmen gemeinsam ist und für grundlegende Zellfunktionen kodiert, sowie ein akzessorisches Genom. Dieses unterscheidet sich zwischen den Stämmen und kodiert für spezialisierte Funktionen, etwa die Fähigkeit, eine bestimmte Wirtspflanze zu befallen.

Jede Pflanzenart verfügt über eine komplexe Immunantwort, die sie gegen das Eindringen von Mikroorganismen schützt. Um eine Infektion zu etablieren, nutzt jeder Stamm von F. oxysporum daher sein akzessorisches Genom, um das jeweils spezifische Abwehrsystem einer Pflanze zu unterdrücken. Diese funktionale Aufteilung ermöglicht es F. oxysporum, sein Wirtsspektrum erheblich zu erweitern.

TR4 und Cavendish-Bananen

In unserer kürzlich veröffentlichten Studie fanden mein Team sowie Kolleginnen und Kollegen aus China und Südafrika heraus, dass der TR4-Stamm, der Cavendish-Bananen tötet, einen anderen evolutionären Ursprung hat. Auch die Sequenzen seines akzessorischen Genoms unterscheiden sich von denen des Stamms, der Gros-Michel-Bananen zerstörte.

Bei der Untersuchung der Schnittstelle, an der der TR4-Stamm mit seiner Wirtspflanze, der Cavendish-Banane, konkurriert, stellten wir fest, dass einige seiner aktivierten akzessorischen Gene Stickstoffmonoxid freisetzen – ein Gas, das für Cavendish-Bananen schädlich ist.

Dieser plötzliche Ausstoß giftiger Gase erleichtert die Infektion, weil er das Abwehrsystem der Pflanze ausschaltet. Gleichzeitig schützt sich der Pilz selbst, indem er die Produktion von Chemikalien steigert, die Stickstoffmonoxid entgiften.

Mehr Vielfalt bei Bananen

Als wir die weltweite Ausbreitung dieser neuen Variante von Fusarium oxysporum nachverfolgten, erkannten wir, dass die jüngste Rückkehr dieser Pilzinfektion vor allem mit der Dominanz eines einzigen Bananenklons in der internationalen Bananenindustrie zusammenhängt.

Der Anbau unterschiedlicher Bananensorten kann die Landwirtschaft nachhaltiger machen und den Krankheitsdruck auf eine einzelne Kulturpflanze senken. Landwirtinnen, Landwirte und Forschende können die Fusarium-Welke der Banane bekämpfen, indem sie Bananensorten identifizieren oder entwickeln, die TR4 gegenüber tolerant oder resistent sind.

Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass Cavendish-Bananen auch durch die Entwicklung wirksamer Stickstoffmonoxid-Fänger geschützt werden könnten, um den toxischen Druck des Gasausstoßes zu verringern.

Was Verbraucherinnen und Verbraucher tun können

Für Menschen, die einfach gern Bananen essen, mag es schwer vorstellbar sein, sich am Kampf gegen die Krankheit zu beteiligen, die Bananenkulturen verwüstet. Doch Verbraucherinnen und Verbraucher bestimmen den Markt, und Landwirtinnen und Landwirte müssen anbauen, was der Markt verlangt.

Sie können die Bananenvielfalt in Ihrem Supermarkt fördern, indem Sie bewusst eine oder mehrere der anderen Hunderten bereits existierenden Bananensorten probieren, sobald diese angeboten werden. Darüber hinaus können Sie lokale Sorten anderer Früchte und Agrarerzeugnisse kaufen. Das hilft, die Pflanzenvielfalt zu bewahren und regionale Erzeugerinnen und Erzeuger zu unterstützen.

Die Zusammenarbeit von Wissenschaft, Landwirtschaft, Industrie und Verbraucherinnen und Verbrauchern auf der ganzen Welt kann dazu beitragen, künftige Engpässe bei Bananen und anderen Kulturpflanzen zu vermeiden.

Li-Jun Ma, Professorin für Biochemie und Molekularbiologie, UMass Amherst

Dieser Artikel wird unter einer Creative-Commons-Lizenz erneut von The Conversation veröffentlicht. Lesen Sie den Originalartikel.