Το μυκητοκτόνο μου δεν λειτουργεί! Πώς τα σούπερ παθογόνα επιβιώνουν από τον χημικό έλεγχο στις καλλιέργειες πατάτας
Για αιώνες, η πατάτα ήταν μια από τις καλλιέργειες με τη μεγαλύτερη κατανάλωση παγκοσμίως και η βάση της διατροφής σε πολλές χώρες. Δυστυχώς, και άλλοι οργανισμοί απολαμβάνουν να ζουν από αυτόν τον κόνδυλο. Αυτή είναι η περίπτωση του ωομύκητα Phytophthora infestans (PI) που είναι υπεύθυνη για μια ασθένεια γνωστή ως όψιμη λοίμωξη πατάτας (PLB)—η πιο καταστροφική ασθένεια που επηρεάζει αυτήν την καλλιέργεια. Το παθογόνο PI υπάρχει εδώ και αρκετό καιρό και έχει προκαλέσει σοβαρές ζημιές παγκοσμίως, συμπεριλαμβανομένου του περιβόητου Ιρλανδικού λιμού τη δεκαετία του 1840.
Από τον προσδιορισμό και τον χαρακτηρισμό του PI ως παράγοντα που ευθύνεται για τη νόσο PLB, έχουν προταθεί πολλοί μηχανισμοί ελέγχου, με τη χρήση μυκητοκτόνων ως την πιο αποτελεσματική εναλλακτική λύση. Μεταξύ όλων των μυκητοκτόνων, τα μόρια με βάση το φαινυλαμίδιο όπως το metalaxyl και το mefenoxam έχουν παραδοσιακά αποδώσει τα καλύτερα αποτελέσματα έναντι του PI. Το Metalaxyl εισήχθη τη δεκαετία του 1970 ως συστηματικό μυκητοκτόνο και έχει χρησιμοποιηθεί εκτενώς κατά του PI κυρίως λόγω της ικανότητάς του να αναστέλλει τη σύνθεση του ριβοσωμικού RNA, ενός κρίσιμου συστατικού για την επιβίωση του PI και πολλών άλλων παθογόνων. Η αυξανόμενη δημοτικότητα των μυκητοκτόνων φαινυλαμιδίου επισκιάστηκε από την εμφάνιση των πρώτων ανθεκτικών απομονώσεων του PI μέχρι τη δεκαετία του 1990, όταν παρατηρήθηκε μειωμένη αποτελεσματικότητα του metalaxyl για τον έλεγχο της νόσου PLB στις ΗΠΑ και τον Καναδά.
Έκτοτε, έχουν αναφερθεί συνεχώς απομονώσεις PI ανθεκτικές στο μεταλλαξύλιο σε πολλές χώρες, εφιστώντας την προσοχή της επιστημονικής κοινότητας παγκοσμίως. Οι επιστήμονες προσπάθησαν να κατανοήσουν πώς τα PI και άλλα παθογόνα αποκτούν αντοχή σε τόσο ισχυρά χημικά. Με βάση την επιστημονική έρευνα, έχουν προταθεί αρκετές θεωρίες για την αντοχή στα μυκητοκτόνα, συμπεριλαμβανομένων αλλαγών στο μεταβολισμό του παθογόνου που συμβάλλει στην αντιστάθμιση της επίδρασης της χημικής ουσίας, την ενεργοποίηση ενός αυξημένου συστήματος εκροής που επιτρέπει την απομάκρυνση του μυκητοκτόνου, μεταλλάξεις στο γονίδιο στόχο, μεταξύ άλλων. Ακόμα, οι υποκείμενοι PI μηχανισμοί αντίστασης στο metalaxyl δεν έχουν περιγραφεί πλήρως.
Σε μια πρόσφατη μελέτη, ερευνητές από το Κέντρο Βιοτεχνολογικών Ερευνών στο ESPOL Polytechnic του Ισημερινού (CIBE-ESPOL) έκαναν ένα βήμα προς τα εμπρός σε αυτό το θέμα για να δείξουν ότι η αδιαπέραστη μεμβράνη μπορεί να συμβαίνει σε ανθεκτικά στελέχη PI, γεγονός που καθιστά δύσκολο το μυκητοκτόνο να εισάγετε το παθογόνο.
Στη μελέτη, οι επιστήμονες εργάστηκαν με μια συλλογή PI που είχε προηγουμένως απομονωθεί από άρρωστα φυτά πατάτας και εντόπισαν εκείνα τα προϊόντα απομόνωσης PI που ήταν ανθεκτικά στο metalaxyl. Παραδόξως, το επίπεδο αντοχής στο μυκητοκτόνο ήταν υψηλότερο από ό,τι είχε αναφερθεί προηγουμένως, αλλά παρόλα αυτά, περίπου το 30 % των απομονώσεων παρέμειναν ευαίσθητα στο μυκητοκτόνο. Αυτό επέτρεψε στον επιστήμονα να μελετήσει τον μεταβολισμό των ευαίσθητων και ανθεκτικών απομονώσεων PI που εκτέθηκαν στο metalaxyl. Χρησιμοποιώντας σύγχρονα εργαλεία που σχετίζονται με έναν κλάδο που ονομάζεται μεταβολομική, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι άλλαξαν οκτώ μεταβολικές οδοί όταν ο PI εκτέθηκε στο μυκητοκτόνο.
Αναλύοντας περίπου 490 μεταβολικές ενώσεις, οι επιστήμονες πρότειναν ότι μια σημαντική αύξηση στον μεταβολισμό των γλυκεροφωσφολιπιδίων και στη βιοσύνθεση των λιπαρών οξέων ήταν οι κύριες μεταβολικές οδοί που ενισχύονταν από την έκθεση στο μυκητοκτόνο. Και οι δύο οδοί σχετίζονται σε μεγάλο βαθμό με τη ρευστότητα των κυτταρικών μεμβρανών και η αύξηση και των δύο οδών μπορεί να ενισχύσει την ακαμψία της μεμβράνης, καθιστώντας την αδιαπέραστη από το metalaxyl. Για την παροχή περαιτέρω στοιχείων σε αυτήν την υπόθεση, η μελέτη έδειξε ότι δεν βρέθηκαν υπολείμματα μεταλλαξυλίου στα κύτταρα των ανθεκτικών απομονώσεων. Τα αποτελέσματα αυτής της μελέτης, αν και ενδιαφέροντα, δεν είναι οριστικά, καθώς άλλα μεταβολικά μονοπάτια συμπεριλαμβανομένων των οδών που σχετίζονται με το σάκχαρο επηρεάστηκαν από την έκθεση στο metalaxyl, αλλά απαιτείται περαιτέρω έρευνα για να κατανοηθεί πλήρως ο ρόλος όλων των μεταβολικών οδών στην αντίσταση του PI στο metalaxyl.
Αυτά τα ευρήματα περιγράφονται στο άρθρο με τίτλο Προφίλ μεταβολίτη GC-MS του Phytophthora infestans ανθεκτικό στο metalaxyl, που δημοσιεύεται στο European Journal of Plant Pathology. Επικεφαλής αυτής της εργασίας ήταν ο Juan Manuel Cevallos και η Maria Gabriela Mariduena-Zavala από το Centro de Investigaciones Biotecnologicas del Ecuador στο Escuela Superior Politecnica del Litoral (CIBE-ESPOL).
