Dothistroma: Çam İğnelerini Kızartan Mantarın Küresel Tarihi

Yeni Zelanda'nın radiata çamı plantasyonlarında uçaklarla bakır ilaçlaması yapılır. Hedef, çam iğnelerinde gelişen bir mantardır: Dothistroma. Bu yazı Dothistroma iğne yanıklığının tarihini anlatıyor: genetik çalışmaların mantarın kökenini nereye yerleştirdiğini, salgınların nasıl yayıldığını ve mantarın aflatoksine akraba bir toksin üretmesini.

Çam iğnelerinin hastalığı

Dothistroma iğne yanıklığı çam hastalıklarının yıkıcı olanlarındandır ve son 25 yılda özellikle kuzey yarım kürede, kısmen değişen hava örüntüleriyle ilişkili yeni ve yükselen salgınlar sık görülmüştür (Bradshaw ve ark., 2019). Hastalığın başlıca etkeni Dothistroma septosporum'dur; geniş konak ve ortam yelpazesi bu mantarı küresel ölçekte başarılı bir patojen yapmış ve birçok bölgede çam ormanlarına ağır ekonomik zarar vermiştir (Mullett ve ark., 2021).

Hastalığa iki yakın akraba tür yol açar: D. septosporum ve D. pini (Fabre ve ark., 2012). Ağaç hastalıklarının başka örnekleri beyaz çam kabarcık pası ve servi kanseri yazılarında anlatılıyor.

Yeni Zelanda: tek klonlu bir popülasyon ve bakır

Moleküler bitki patolojisi araştırmalarının çoğu, genetik çeşitliliği sınırlı güney yarım küre popülasyonlarıyla yürütülmüştür; kapsamlı genom ve transkriptom verisi bulunan referans suş Yeni Zelanda'dandır ve orada dışarıdan gelmiş klonal bir popülasyon baskındır (Bradshaw ve ark., 2019). Farklı kıtalardan ve farklı çam konaklarından 18 suşun genomu dizilendiğinde Yeni Zelanda suşlarını karşılıklı bir kromozom translokasyonu tek başına tanımlamış, tür içi çeşitlilik ise Orta ve Güney Amerika'da merkezlenen iki grupta toplanmıştır (Bradshaw ve ark., 2019).

Yeni Zelanda'da hastalıkla mücadelede bakır fungisitleri havadan uygulanır. Kuzey Ada'nın ortasında radiata çamından oluşan üç havzaya havadan bakır oksit uygulandığında derelerdeki tepe bakır derişimi litrede 28-60 µg arasında ölçülmüş ve birkaç saat içinde ölçüm sınırının altına inmiş; dere tortusunda bakır daha yüksek ve daha kalıcı olmuş, kilogramda 1,7-6,1 mg aralığında kalarak çevre kılavuz değerlerinin altında bulunmuştur (Baillie ve ark., 2017).

Kanada'da bir salgın ve buzul çağı izleri

Batı Kanada'da yaygın olarak dikilen Pinus contorta'da Britanya Kolumbiyası'ndaki son salgınlar ve hastalığın Alberta plantasyonlarında bulunması bu bölgedeki patojen popülasyonunun yapısı hakkında soru doğurmuştur (Capron ve ark., 2021). Bölgedeki 16 doğal çam popülasyonu ve plantasyondan alınan 119 izolatta dört genetik soy hattı bulunmuş; modelleme bu hatların 31.400 ile 7200 yıl önce, son buzul maksimumu ve çamın buzul sonrası yeniden yayılışıyla aynı dönemde ayrıştığını göstermiştir (Capron ve ark., 2021).

1990'larda eşi görülmemiş bir salgının yaşandığı Kispiox Vadisi'ndeki hat demografik dengeye yakın bulunmuş ve yüksek haplotip çeşitliliği göstermiştir (Capron ve ark., 2021). Alberta ve Prince George'daki iki hat ise rastgele çiftleşmeden sapma ve güncel gen akışı göstermiş; yazarlar bunu çam ıslahı ve dikim materyali alışverişine bağlamış ve dikim materyalinin artan hareketinin birbirinden yalıtılmış soyları buluşturarak yeni salgınlara yol açabileceği uyarısında bulunmuştur (Capron ve ark., 2021).

Avrupa: yeni bir varış mı, eski bir sakin mi

Fransa'da hastalık son 15 yılda ortaya çıkmış ve bunun nedeni olarak D. pini'nin ülkeye yeni gelmiş olabileceği araştırılmıştır (Fabre ve ark., 2012). Hastalık belirtileri taşıyan herbaryum iğneleri PCR ile incelendiğinde D. pini 1907 ve 1965 tarihli örneklerde saptanmış ama geçmişte yaygın olmadığı görülmüş; bugünkü dağılımı ile hastalık kayıtlarının mekânsal örüntüsü arasında ilişki bulunmadığı için Fransa'daki salgının D. pini'nin yeni gelişiyle açıklanamayacağı sonucuna varılmıştır (Fabre ve ark., 2012).

Norveç'in kuzeyinde Troms'ta 2009 Ağustos'unda yapılan bir taramada genç sarıçam meşcerelerinde hastalık belirtileri görülmüş ve etken mantarın kimliği dizilemeyle doğrulanmış; 2010 Haziran'ında güneydoğu Norveç'te yapılan taramada da hastalık birkaç meşcerede bulunmuştur (Solheim ve ark., 2011).

Kökeni Avrasya'da

11 ülkeden 238 Avrasya izolatı tür özgül mikrosatelitlerle incelendiğinde çeşitliliği yüksek popülasyonlar Baltık ülkeleri, Finlandiya ve Avrupa Rusyası'nı kapsayan kuzey Avrupa'da bulunmuştur (Adamson ve ark., 2018). Mantar kuzey Avrupa'da sarıçama ağır zarar vermemiştir ve yazarlar bunu konak ile patojenin uzun bir birlikteliğine işaret olarak yorumlamış; Uzak Doğu Rusya'nın ya da Butan'ın mantarın yerli alanı olabileceğine dair bir gösterge bulunmamıştır (Adamson ve ark., 2018).

3800'den fazla izolatı kapsayan küresel bir popülasyon çalışması üç ana küme ortaya koymuştur: Kuzey Amerika, Batı Avrupa ve Doğu Avrupa (Mullett ve ark., 2021). Tarihsel senaryoların modellenmesi Kuzey Amerika kümesinin Avrasya'daki bir ata popülasyondan türediğini göstermiş; Kuzeydoğu Avrupa alt kümesi bütün öbür Avrupa kümelerinin atası çıkmış, ilk ayrılan Türkiye alt kümesi olmuş, onu Orta Avrupa alt kümesi ve ardından güney yarım kürenin büyük bölümüne yayılan Batı Avrupa kümesi izlemiştir (Mullett ve ark., 2021). Kuzey Amerika'da bir böcekle birlikte yayılan bir ağaç salgını kayın kabuk hastalığı yazısında; Avrupa ormanlarında yakın dönemde yayılan başka bir mantar dişbudak geriliyor yazısında anlatılıyor.

Aflatoksinin akrabası bir toksin

Dothistroma, versikolorin B adlı aflatoksin öncülüne yapıca benzeyen difuranoantrakinon yapılı bir toksin, dotistromin üretir (Bradshaw ve ark., 2002). Bir aflatoksin geni prob olarak kullanıldığında aflatoksin ve sterigmatosistin gen kümelerindeki genlere benzeyen dört dot geni bulunmuş; dotA geni hedefli olarak değiştirilen mutant dotistromin üretiminde ağır biçimde zayıflamış ve bir aflatoksin öncülü olan versikolorin A biriktirmiştir (Bradshaw ve ark., 2002).

Toksin üretimi suştan suşa değişir. Küresel suşlar virülans etkeni dotistromini farklı düzeylerde üretmiş, Almanya'dan ALP3 suşu çok yüksek düzeyler göstermiş ve bu suşta üç kromozomun ikilendiği bulunmuştur; artan gen kopya sayısının dotistromin üretimini artırdığı düşünülmektedir (Bradshaw ve ark., 2019). Aflatoksinin kendi keşif öyküsü aflatoksinin keşfi yazısında anlatılıyor.

Bilimsel referanslar

Adamson, K. et al. (2018). Looking for relationships between the populations of Dothistroma septosporum in northern Europe and Asia. Fungal Genet Biol, 110, 15-25. PMID 29223582. DOI 10.1016/j.fgb.2017.12.001.

Baillie, B.R. et al. (2017). Aerial application of copper for dothistroma control in New Zealand's planted forests: effect on stream environments. Environ Sci Pollut Res Int, 24(31), 24494-24508. PMID 28900808. DOI 10.1007/s11356-017-0020-4.

Bradshaw, R.E. et al. (2002). Dothistroma pini, a forest pathogen, contains homologs of aflatoxin biosynthetic pathway genes. Appl Environ Microbiol, 68(6), 2885-2892. PMID 12039746. DOI 10.1128/AEM.68.6.2885-2892.2002.

Bradshaw, R.E. et al. (2019). Global population genomics of the forest pathogen Dothistroma septosporum reveal chromosome duplications in high dothistromin-producing strains. Mol Plant Pathol, 20(6), 784-799. PMID 30938073. DOI 10.1111/mpp.12791.

Capron, A. et al. (2021). Signatures of post-glacial genetic isolation and human-driven migration in the Dothistroma needle blight pathogen in western Canada. Phytopathology, 111(1), 116-127. PMID 33112215. DOI 10.1094/PHYTO-08-20-0350-FI.

Fabre, B. et al. (2012). Is the emergence of Dothistroma needle blight of pine in France caused by the cryptic species Dothistroma pini? Phytopathology, 102(1), 47-54. PMID 22165983. DOI 10.1094/PHYTO-02-11-0036.

Mullett, M.S. et al. (2021). Worldwide genetic structure elucidates the Eurasian origin and invasion pathways of Dothistroma septosporum, causal agent of Dothistroma needle blight. J Fungi (Basel), 7(2), 111. PMID 33546260. DOI 10.3390/jof7020111.

Solheim, H. & Vuorinen, M. (2011). First report of Mycosphaerella pini causing red band needle blight on Scots pine in Norway. Plant Dis, 95(7), 875. PMID 30731733. DOI 10.1094/PDIS-02-11-0129.

Bu içerik bilgilendirme amaçlıdır, tıbbi tavsiye niteliği taşımaz. Herhangi bir sağlık kararı almadan önce hekiminize danışınız. Fonksiyonel mantarlar ilaç değildir ve hastalıkların tedavisinde kullanılamaz.

Atıf yapılan kaynak: 8  |  Yöntem: Editöryel Politika  |  Referanslar: Bibliyografya