Het onderzoek geeft meer inzicht in hoe deze vijand – een nog altijd gevreesde schimmel – in de afgelopen decennia geëvolueerd is.
Koffieplanten hebben het de afgelopen eeuw niet gemakkelijk gehad. Ze hebben te lijden onder een veranderend klimaat én de zogenoemde koffieverwelkingsziekte, die veroorzaakt wordt door een schimmel (Fusarium xylarioides). De ziekte dook in de jaren twintig van de vorige eeuw op en infecteerde in de decennia die volgden een breed scala aan koffieplanten. In de jaren vijftig wist men de uitbraak onder controle te krijgen. Maar daarmee was het leed nog niet geleden; in de jaren zeventig dook de schimmel weer op. En met name tussen 1990 en 2010 verspreidde de koffieverwelkingsziekte zich sterk. En nog altijd slaat de schimmel regelmatig toe. Zo moesten in 2011 in Tanzania nog 55.000 Robusta-koffieplanten gedood worden. Daarmee ging ook zo’n 160 ton koffie – genoeg voor zo’n 22 miljoen kopjes koffie – verloren.
Reële bedreiging
Vandaag de dag waren er zelfs twee varianten van de schimmel rond; eentje die het voorzien heeft op de koffieplant Coffea arabica. En eentje die de Coffea robusta aantast. Aangezien robusta en arabica de meest populaire koffievarianten zijn en deze koffieplanten zo’n 99 procent van de wereldwijd genuttigde koffie leveren, vormt de schimmelziekte een reële bedreiging voor ons geliefde bakkie leut. Maar dat niet alleen; de teloorgang van ooit zeer productieve koffieplantages is ook een groot probleem voor de naar schatting 100 miljoen mensen wereldwijd die dankzij de koffieteelt in hun levensonderhoud kunnen voorzien. Genoeg reden dus om de schimmel te bestrijden. Hoe we dat het beste kunnen doen, wordt volop onderzocht.
In het kader daarvan is in het blad BMC Genomics een nieuw onderzoek verschenen, dat meer inzicht geeft in de evolutie van de schimmelziekte. Zo hebben onderzoekers sterke aanwijzingen gevonden dat de schimmel die nu op veel koffieplantages huishoudt, zijn succes mede te danken heeft aan andere schimmels, waaronder misschien wel de veroorzaker van de eveneens zeer gevreesde bananenziekte.
Groter genoom
Voor het onderzoek bogen wetenschappers zich over in de jaren vijftig ingevroren schimmels, verantwoordelijk voor de eerste grote uitbraak van de koffieverwelkingsziekte. Ze brachten het genoom van de schimmel in kaart en vergeleken dat met het genoom van de twee schimmelvarianten die vandaag de dag rondwaren. Het onderzoek wijst uit dat de recente schimmels – die zich dus specifiek op de Arabica- of Robusta-planten richten – een groter genoom hebben dan hun minder kieskeurige voorouders.
Genen wisselen
Daarnaast lijken de recentere schimmels te beschikken over genen waarmee ze het afweersysteem van de planten gemakkelijker kunnen omzeilen. Wat daarbij opvalt, is dat deze genen sterk lijken op de genen die eerder zijn aangetroffen in een andere, nauwverwante schimmel (Fusarium oxysporum) die maar liefst 120 verschillende gewassen kan aantasten, waaronder bananen (zie kader).
Koffie is niet het enige zeer populaire product dat we bijna allemaal in huis hebben, maar dat behoorlijk bedreigd wordt. Ook de banaan wordt flink in het nauw gedreven. En ook dat is te wijten aan een schimmel. De schimmel (Fusarium oxysporum f.sp. cubense) tast de vaten van de plant aan, waarna de bladeren slap gaan hangen en verkleuren. Uiteindelijk gaat de plant (vaak) dood. Omdat de schimmelsporen decennialang in de bodem blijven zitten, heeft het planten van nieuwe bananenplanten weinig zin; die worden ook weer ziek. Om de banaan van de ondergang te redden, wordt momenteel onder meer gezocht naar (wilde) bananensoorten die beter bestand zijn tegen de schimmelziekte.
Eerder is al aangetoond dat de verschillende stammen van F. oxysporum onderling genen kunnen uitwisselen. Dat ze ook genen uit kunnen wisselen met een heel andere schimmelsoort was tot op heden onbekend. Op basis van hun onderzoek kunnen de wetenschappers niet met zekerheid stellen dat de koffieschimmel genen van de bananenschimmel heeft verkregen, maar het lijkt gezien het feit dat de genen van de ene schimmel sterk op die van de ander lijken, niet onwaarschijnlijk. Daarnaast wijzen de onderzoekers erop dat de twee schimmelsoorten vaak in elkaars nabijheid vertoeven. Koffie en bananen worden namelijk vaak zij-aan-zij verbouwd, omdat de koffieplanten beter gedijen in de schaduw die de grote bladeren van de bananenboom creëren. Afgaand op hun resultaten suggereren de onderzoekers dat het wellicht verstandiger is om bananen en koffie uit elkaar te houden. Zo kan mogelijk voorkomen worden dat er nieuwe, voor de koffieplanten dodelijke(re) schimmelvarianten ontstaan.
Vervolgonderzoek
De onderzoekers zijn nog niet klaar met de ingevroren schimmels. Op dit moment worden de schimmels gebruikt om koffieplanten in het laboratorium te infecteren. Zo hopen de onderzoekers meer inzicht te krijgen in de wijze waarop de schimmel planten ziek maakt. Wellicht kunnen zo ook nog methoden gevonden worden om infectie te voorkomen.
Bovendien zijn de onderzoekers van plan om andere ingevroren ziekteverwekkers die een bedreiging vormen voor gewassen op vergelijkbare manier te onderzoeken. “Dankzij deze benadering kunnen we zien hoe het een plantenziekte voor en na een uitbraak vergaat,” aldus onderzoeker Timothy Barraclough. “We kunnen vervolgens de evolutie beschrijven en beter voorspellen hoe vergelijkbare uitbraken in de toekomst kunnen ontstaan. Ons doel is om deze studie voor zoveel mogelijk plantenziekten te herhalen en uiteindelijk een soort richtlijn te ontwikkelen die beschrijft hoe ziekteverwekkers evolueren en die ons kan helpen om toekomstige uitbraken – waar mogelijk – te voorkomen.”
