Du kommer aldrig att se en trädbarf eller en blomma nysa. Ändå blir växter sjuka, precis som vi gör. Deras symtom ser bara annorlunda ut. Deras blad kan krullas eller falla. Deras stjälkar kan bryta ut fläckvis. Deras frukt kan skrumpna.
En sådan växtsjukdom kallas svullna skottsjuka. Under de senaste två decennierna har det svepts genom kakaoträd i Elfenbenskusten, ett land i Västafrika. Kakao är huvudingrediensen i choklad. Hundratusentals av dessa träd har blivit sjuka eller dött. “Vi såg denna snabba, snabba död. Träden höll på att dö på ett år”, säger Judy Brown om epidemin.
Förklarare: Vad är ett virus?
Brown arbetar vid University of Arizona i Tucson. Som växtpatolog studerar hon växtsjukdomar. Hennes specialitet är virus, den minsta typen av mikrober. Hos människor orsakar virus många sjukdomar, inklusive förkylning. Virus är också skyldiga till svullna skottsjuka.
“Många människor inser inte att växter blir sjuka av virus”, säger Brown. Andra mikrober, inklusive bakterier och svampar, gör också växter sjuka. Insekter sprider ofta virus och andra bakterier från växt till växt.
För att stoppa spridningen sprejar bönder vanligtvis kemikalier som är avsedda att döda bakterier eller skadedjur. De kan också slita ut och förstöra sjuka växter. Detta hindrar dem från att överföra sjukdomen till friska grannar. 2018 tillkännagav Coffee and Cocoa Council i Elfenbenskusten en plan för att rycka upp 3 000 kvadratkilometer (cirka 1 200 kvadratkilometer) av infekterade kakaoträd. Det är ett område ungefär lika stort som Rhode Island.
Även sådana drastiska åtgärder kanske inte går tillräckligt långt för att stoppa en farlig sjukdom.
Lyckligtvis har forskarna andra knep deras ärmar. Forskare arbetar med att förstå växtsjukdomar, identifiera sjuka växter, bekämpa angriparna och föda upp växter som kan bekämpa sjukdomar på egen hand. De hoppas att sådana ansträngningar kommer att behålla mat som choklad, bröd och apelsiner på alla våra tallrikar i århundraden framöver.
Romain Aka (vänster) letar efter tecken på sjukdom på en kakaoträd. Denna växtpatolog arbetar vid National Centre for Agricultural Research i Elfenbenskusten. Tillsammans med Judy Brown studerar han svullna skottsjuka.
Med tillstånd av Judy Brown
Att lära känna fienden
Att bekämpa en epidemi börjar med att förstå sjukdomen. “Du måste veta vem din fiende är,” säger Brown. Fienden hon arbetar för att förstå är svullna skottsjuka.
Den har fått sitt namn från ett av dess symptom. Unga grenar av ett infekterat träd kommer att utveckla tjocka utbuktningar. “Vi tror att de områdena kan vara små virusfabriker,” säger hon. Inne i bulan kan virus föröka sig snabbt. Bladen på infekterade träd blir mindre än normalt och blir ofta gula eller bruna.
Förklarare : DNA-jägare
Olika virus kan orsaka skottsjuka. Brown ville identifiera dem. Forskare gör detta genom att läsa ett viruss genom (GEE-nohm). Det är det fullständiga mönstret av nukleotider som berättar för en levande varelse hur man växer. Nästan alla levande varelser har genom gjorda av DNA. Vissa virus använder istället en liknande molekyl, kallad RNA.
Varje virusart har sitt eget unika genom. Innan Brown och hennes kollegor började arbeta med problemet med svullna skott hade de identifierat sju virus som orsakar sjukdomen. Hennes team har dykt upp dussintals nya. Idag är totalsumman 84. Hennes team har också funnit att i vissa fall har mer än ett av dessa virus infekterat samma träd.
Förklarare : Vad är gener?
Att identifiera mikrober genom deras DNA är en lång, involverad process. Först samlar Brown ett infekterat blad. Hon separerar det virala genetiska materialet från alla andra molekyler i provet. Sedan använder hon tekniker som liknar dem som polisen använder för att identifiera brottslingar. Hon gör många kopior av virusets DNA (eller RNA) så att det är lättare att studera. Datorprogram läser sedan igenom dessa kopior och matchar mönster för att bygga upp en fullständig avläsning av generna.
För nu sker allt detta i ett labb. Och det kan ta flera veckor eller längre. Brown önskar att du kunde stoppa in ett löv i en handhållen enhet för att ta reda på om ett träd var sjukt, även innan några symtom visade sig.
På väg in i fältet, bokstavligen
Inget sådant handhållet verktyg ännu existerar. Men en annan forskare, som arbetar med en annan sjukdom, har gjort ett bärbart DNA-sekvenseringslaboratorium som får plats i en resväska. Sekvensering innebär att hitta mönstret av gener och annat genetiskt material i ett prov.
Diane Saunders arbetar på John Innes Center i Norwich, England. Denna växtpatolog är specialiserad på en grupp sjukdomar som angriper vete. De är kända som rost. Deras vanliga namn är bladrost, randrost och stamrost. Alla får sina värdväxter att bryta ut i rödbruna eller gula fläckar eller ränder. De får sina namn från det faktum att dessa lesioner ser lite ut som rost på metall.
De rödbruna fläckarna på detta veteblad avslöjar att plantan är infekterad med stamrost. Mikrober som kallas svampar orsakar sjukdomen.Petr Kosina/CIMMYT/Flickr (CC BY-NC-SA 2.0)
För tusentals år sedan trodde romarna att guden Robigus var ansvarig för veterost. De arrangerade en festival till hans ära varje år den 25 april. Festligheterna gick ut på att offra ett djur med rödaktig päls. Förmodligen skulle detta glädja guden och skydda vetet.
Nu vet forskarna att encelliga svampar orsakar växtrost. Jordbrukare kan spraya kemikalier som kallas fungicider på en åker för att döda mikroberna. Men det är dyrt. Och ibland dör skörden ändå, konstaterar Ruth Wanyera i Östafrika. Hon är växtpatolog vid Kenya Agricultural and Livestock Research Organisation (KALRO) i Njoro.
Hon tycker att ett bättre tillvägagångssätt är att plantera grödor som naturligt tål svampinfektionen. Vissa gener gör växter hårdare så att de kan bekämpa olika typer av svampar. Men ingen vetesort motstår alla typer av sjukdomar. För att välja vilken sort de ska plantera måste bönderna veta vilka rostankallande mikrober som lever i deras region.
Tills nyligen var det enda sättet att ta reda på en svamps identitet att skicka ett prov till en labb. Att få ett resultat skulle ta “många, många månader”, säger Saunders. Faktum är att analysen skulle ta längre tid än vad det tog för vetet att mogna. Jordbrukare skulle behöva plantera sin nästa gröda innan de fick reda på vilka sjukdomar som hade angripit den tidigare grödan.
Diane Saunders och en tekniker från Ethiopian Institute of Agricultural Research försöker ut MARPLE-verktyget bak i en bil. Här rengör de ett prov för att ta bort allt utom DNA. Diane Saunders/MARPLE Diagnostics
Så Saunders team satte ihop ett verktyg som de kallar Mobile And Real-time PLant DisEase diagnostic kit, eller MARPLE för kort. (Namnet är en nick till Miss Marple, den brittiska detektiven i en berömd serie mysterieromaner av Agatha Christie). Det är som ett miniatyrlaboratorium. För att använda satsen mosar någon först ihop växtmaterial och går igenom en serie steg som är väldigt lik vad Brown gör i sitt labb. Efter bara några dagar spottar en bärbar dator ut genetisk information. Det är inte hela arvsmassan. Men det är tillräckligt med information för att identifiera en svamp.
Kitet behöver inte konstant elektricitet eller internetuppkoppling. Så forskare kan ta in det i vetefält var som helst i världen. Det är precis vad Saunders gjorde under ett test av tekniken i Holeta, Etiopien förra året. Hennes team arbetade med Ethiopian Institute of Agricultural Research för att testa rost från riktiga jordbrukares åkrar. I slutet av den 10 dagar långa resan delade gruppen med sig av en lista över de svampar de hittat. “Det var den tidigaste varningen de någonsin fått om vilka stammar de har i sitt land”, säger Saunders. Teamet har lämnat in sin forskning för publicering.
Än så länge kan verktyget endast identifiera stammar av randrost. Men Saunders hoppas att en dag lägga till förmågan att identifiera stamrost.
Avla växter för strid
I slutet av 1990-talet dök en ny och mycket aggressiv stam av stamrost upp i Uganda. Den fick namnet Ug99 och ödelade jordbruksfält i Afrika och Mellanöstern. “Det kan förvandla ett vetefält till ingenting på några dagar”, säger Maricelis Acevedo. Hon är växtpatolog vid Cornell University i Ithaca, NY
För att inse krisen den utgjorde började forskarsamhället jaga efter vetegener som kunde motstå den nya sjukdomen. Acevedo studerade en resistent växt, kallad montenegrinsk vårvete. Hon började med en genetisk karta över växten. Kartan täckte inte växtens fullständiga arvsmassa, bara en allmän översikt av det. Hon hade också den genetiska kartan för en annan vetesort som lätt dog av sjukdomen.
Hon förädlade de två vetesorterna tillsammans. En del av avkomman ärvde resistens mot Ug99. Andra gjorde inte det. Acevedo upprepade denna process om och om igen under flera generationer. Samtidigt jämförde hon alla växternas genetiska information i hopp om att pussla ut vilket genetiskt material som gjorde en växt resistent.
Det var långsamt arbete. Varje gång fick hon vänta på att en ny generation av veteplantor skulle växa upp innan hon kunde bedöma deras motståndskraft. Efter fyra år visade dock hennes team att flera gener samverkar för att skydda montenegrinskt vårvete från Ug99.
”Nu håller vi på att identifiera om alla dessa gener är helt nödvändiga eller om en eller två gener ger det mesta av resistensen, säger Acevedo. När hennes resultat är slutgiltiga kommer hon att dela dem med uppfödare. Därifrån kan det ta upp till 10 år till att producera en sort som är redo för jordbrukarnas åkrar.
Ruth Wanyera (i mitten) undervisar studenter och kollegor på KALRO Njoro om rostsjukdomar. Här visar hon hur man bedömer svårighetsgraden av en infektion.
Peter Lowe/CIMMYT/Flickr (CC BY-NC-SA 2.0)
Tio år är lång tid att vänta på bättre veteplantor. Under tiden orsakar klimatförändringarna mer extremt väder runt om i världen. När vädret är varmare, blötare eller torrare än normalt har växter svårt att klara sig. Det gör det svårare för dem att bekämpa en infektion.
Dessutom kommer nya sjukdomar eller nya stammar av kända sjukdomar att fortsätta att dyka upp. En växt som motstår Ug99 kanske inte klarar sig lika bra mot en lite annan stam av veterost. “Sjukdomen är vindburen och fortsätter att mutera”, konstaterar Wanyera. “Forskare måste vara vakna hela tiden.” Ju snabbare forskare kan identifiera resistenta gener och utveckla starkare veteväxter, desto bättre.
Det snabbaste sättet att skapa en starkare växt är genom att direkt “redigera” en växts gener i labbet. Detta kallas genetisk modifiering , eller GM. När forskarna har identifierat alla gener de vill ha i en växt kan de klippa och klistra ihop dem. De behöver inte vänta på många generationer av tusentals babyplantor för att växa. “Vi vet att vi kan göra det”, säger Acevedo. “Vi har bevis på att det fungerar.”
Men tanken på att förändra en levande varelse gener gör många nervösa. Varje teknik som involverar att lägga till, ta bort eller ändra gener i ett labb är en form av genetisk modifiering. Ett livsmedel som har genomgått denna typ av process kan kallas en genetiskt modifierad organism eller GMO.
I USA och Europa har många livsmedelsprodukter etiketten “icke-GMO”. Det betyder att ingen av ingredienserna i maten innehåller gener som modifierats i ett labb. Vetenskapliga studier har visat att genetiskt modifierade livsmedel är säkra att äta, drar slutsatsen ed en massiv granskning 2016 av National Academy of Sciences. Ändå vägrar många att köpa produkter som innehåller sådana ingredienser. Så Acevedo och många andra tenderar att odla grödor med traditionella, långsammare metoder.
Djur för apelsiner
Genetiska tester och modifieringar är inte det enda sättet att hitta och bekämpa växtsjukdomar. Vissa forskare har rekryterat djur för att gå med i striden.
Företaget F1K9 i Yalaha, Florida, tränar hundar för att sniffa upp bomber, droger – och sjukdomar. De kommer att arbeta med “alla som har en fin, lång näsa och viljan att behaga”, säger William Schneider. Han är molekylärbiolog på företaget. Hundar som han har hjälpt träna har snusat på citrusgrönningssjukdomen. (Denna växtsjukdom går också under namnet huanglongbing eller HLB.)
Citrusgrönningssjukdom drabbar all citrusfrukt. Det inkluderar apelsiner, grapefrukt, mandariner, citroner och lime. Ett sjukt träd ger smala grenar med små löv. Den lilla hårda frukten som den producerar faller också av innan den mognar. Så småningom kommer ett infekterat träd att dö.
Sjukdomen kom till Florida 2005 och spred sig sedan snabbt. Idag har cirka fyra av fem citrusträd i Florida sjukdomen. Citrusodlare i staten producerar nu mindre än hälften av frukten som de brukade. År 2012 nådde citrusgrönningssjukdomen Kalifornien, även om sjukdomen ännu inte har spridit sig till stora fruktträdgårdar där.
Det finns ett genetiskt test för citrusgrönningssjukdom. Men forskare provar bara några löv åt gången. Så deras testning kanske inte drabbas av sjukdomen mycket snart efter att ett träd är infekterat, en tid då de flesta löv inte visar några symptom. Men även om det inte verkar sjukt kan det här trädet fortfarande infektera sina grannar.
Men, säger Schneider, luktar hans hundar hela trädet på en gång. De kan ofta upptäcka sjukdomen innan genetiska tester eller mänskliga ögon identifierar ett problem. Schneiders företag har tagit med sina tränade hundar till bondelundar i Florida och Kalifornien. När hundarna upptäcker sjukdom, fäller bönderna de infekterade träden. Detta kan hjälpa till att rädda lunden.
Sjukdomen som hundarna nosar upp är en bakteriell infektion. Men bakterierna som orsakar citrusgrönningssjukdom kan inte hoppa mellan träden på egen hand. De rör sig genom att åka en tur på en liten flygande insekt som kallas citrus psyllid (SILL-id). Den suger sav från träden. När denna insekt livnär sig på ett sjukt träd, plockar den upp bakterierna. Nästa träd den besöker kan nu bli infekterad. I USA är citrus psyllid en invasiv art. Och den har inga inhemska rovdjur.
Bönder kan behandla sina träd med kemiska insekticider. Men i städer och bakgårdar är dessa kemikalier kanske inte säkra att använda. En annan bugg kan vara ett bättre vapen.
Getingen Tamarixia radiata lägger ett ägg på en ung citrus psyllid. När ägget kläcks kommer hennes ungar att sluka sin värd.
Mike Lewis/Center of Invasive Species Research/UC Riverside
I Asien, citrusträdens ursprungliga hem, en liten geting som heter Tamarixia radiata
jagar och äter psyllids. Denna geting är liten som ett sandkorn och ofarlig för människor. Den lägger sina ägg på unga psyllider, kallade nymfer. Senare kläcks en getingunge ur varje ägg och “äter nymfen levande”, konstaterar David Morgan. Han arbetar för California Department of Food and Agriculture i Riverside. Som entomolog studerar han insekter.
Morgan och hans kollegor, Mark och Christina Hoddle, undrade om getingar kunde hjälpa till att jaga psyllider i USA. The Hoddles är ett man-och-fru-team av entomologer som arbetar vid University of California, Riverside. De har fostrat barn T. radiata getingar i flera år.
Forskarna såg till att getingarna inte skulle skada någon inhemska insekter. Sedan 2011 släppte Hoddles flera hundra getingar i naturen i Kalifornien för första gången. Sedan dess har de skickat omkring 13 miljoner av de små krigarna på jakt efter psyllider. På vissa håll har detta fått ner populationen av citruspsyllider med nästan 70 procent, säger Morgan. Färre psyllider betyder att chansen att citrusgrönningssjukdomen också sprider sig är lägre.
Klassrumsfrågor
Hundar och getingar ansluter sig till forskare i kriget mot många sjukdomar som hotar viktiga grödor. Kakao, vete och citrus är inte de enda livsmedel som riskerar. Epidemier av svamp drabbar banan-, kaffe- och risväxter. När det gäller att ha mat på våra tallrikar, räknas varje bit av hjälp.
Leave a Reply