Kestane Kanseri: Cryphonectria parasitica ve Hipovirülans

Bir ağaç hastalığının seyrini, hastalığı yapan mantarın hücrelerinde yaşayan bir virüs değiştirebilir mi? Kestane kanserinde cevap evet. Kestane kanseri etkeni Cryphonectria parasitica'nın bazı suşlarında görülen virülans zayıflaması, yani hipovirülans, Hypoviridae ailesinden virüslerle ilişkilidir ve mantar virüslerinin konak ekolojisini nasıl değiştirebildiğinin açık örneklerinden biri olarak incelenir (Dawe ve ark., 2001). Bu yazı etkenin kökenini, genomdaki izleri, virüs ile mantar arasındaki ilişkiyi, bu ilişkiyi sınırlayan uyumsuzluk genlerini ve Avrupa ile Amerika'daki farklı hikâyeleri araştırmalar üzerinden anlatıyor.

Doğu Asya'dan gelen bir kabuk patojeni

Bir derlemeye göre C. parasitica Doğu Asya kökenlidir ve öteki kıtalara enfekte kestane bitkileriyle taşınmıştır; Amerika ve Avrupa kestanelerinde yıkıcı bir hastalık yapar (Rigling ve ark., 2018). Aynı derlemede etken Diaporthales takımında, Cryphonectriaceae ailesinde bir askomiset olarak sınıflandırılır; başlıca konakları Amerika kestanesi, Avrupa kestanesi, Çin kestanesi ve Japon kestanesidir (Rigling ve ark., 2018). Mantar gövde ve dalların kabuğunda çok yıllık nekrotik yaralar oluşturur ve zamanla yaranın ötesindeki bitki kısmı solar (Rigling ve ark., 2018). Aynı derlemeye göre yeni bir bölgeye girişten sonra enfekte ağaçları kesip yakarak etkeni yok etme girişimleri çoğunlukla başarısız olmuştur (Rigling ve ark., 2018).

Genomdaki izler ve oksalik asit

Cryphonectria cinsindeki patojen ve patojen olmadığı düşünülen türlerin genomlarının karşılaştırıldığı çalışmada C. parasitica'da, aynı ailedeki öteki türlere göre karbonhidrat işleyen enzim genlerinde belirgin bir kayıp bulunmuştur (Stauber ve ark., 2020). Aynı çalışmada bu kayba karşın türün odun kolonize etme yeteneğini koruduğu görülmüş; yazarlar bulguları türün yakın geçmişte daha patojen bir yaşam biçimine geçtiğini destekleyen veriler olarak yorumlamıştır (Stauber ve ark., 2020). Odun ve bitki duvarını parçalayan enzimlerin genel rolü selülaz enzimi nedir yazısında.

Mantarın saldırı araçlarından biri salgıladığı oksalik asit (Zhang ve ark., 2013). Amerika kestanesine buğdaydan alınan oksalat oksidaz geninin aktarıldığı çalışmada amaç, mantarın salgıladığı oksalik asidi parçalayarak virülansını düşürmekti; yaprak testlerinde gen ifadesi ile yara uzunluğu arasında eşik tipi bir ilişki görülmüştür (Zhang ve ark., 2013). Aynı çalışmada güçlü bir promotörle gen aktarılan beş hattın yaprak testinde yara uzunluğu, dirençli Çin kestanesininkiyle aynı düzeye inmiştir (Zhang ve ark., 2013). Oksalik asidin mantar biyolojisindeki öteki rolleri mantarlar ve oksalik asit yazısında anlatılıyor.

Mantarın virüsü: hipovirülans

Mantar virüslerinin hücre dışından bulaşma yolu yoktur ve yalnız hücre içinden aktarılırlar; bu yüzden uzun süreli, çoğu zaman belirti vermeyen enfeksiyonlar kurarlar (Dawe ve ark., 2001). Avrupa'da Cryphonectria hipovirüsü 1 (CHV-1) mantarı enfekte ederek parazitik büyümesini ve sporlanma kapasitesini düşürür ve kestane kanserinin biyolojik kontrolünde başarılı bir etken olarak görülür (Rigling ve ark., 2018). Aynı derlemeye göre hipovirüs, tek tek yaralara uygulanan virüslü suşlardan uygulanmamış yaralara yayılıp mantar popülasyonuna yerleşebilir (Rigling ve ark., 2018).

Her yerde aynı sonuç alınmadı. Eleştirel bir derlemeye göre hipovirülans Avrupa'nın bazı bölgelerinde ve ABD'nin Michigan eyaletinde hastalığı iyi denetlemiş, doğu Kuzey Amerika'da ise birkaç istisna dışında neredeyse tümüyle başarısız olmuştur (Milgroom ve ark., 2004). Aynı derlemeye göre popülasyon düzeyindeki başarı virüslerin doğal yayılmasına bağlıdır ve virüs, mantar, ağaç ile çevrenin etkileşimi sonucu belirler (Milgroom ve ark., 2004).

Virüsün önündeki engel: vejetatif uyumsuzluk

Hücre dışı bulaşma yolu olmadığından virüs bir mantar bireyinden ötekine ancak hücre içinden, hifalar birleştiğinde geçebilir (Dawe ve ark., 2001). Vejetatif uyumsuzluk gibi genetik öz-olmayanı tanıma sistemleri, genetik olarak farklı bireyler arasındaki hifa birleşmesini düzenler ve virülansı zayıflatan mantar virüslerinin yayılmasını kısıtlar (Choi ve ark., 2012). Karşılaştırmalı genomik yaklaşımla dört vic lokusuna bağlı yedi aday gen tanımlanmış; bu genlerin bozulması virüs aktarımını artırmış ama miseller arasındaki uyumsuzluk tepkisini ortadan kaldırmamıştır (Choi ve ark., 2012).

Yine de bu genler tek başına her şeyi açıklamıyor. Bir derlemeye göre vejetatif uyumsuzluk virüs aktarımını kısıtlar, ancak biyolojik kontrolün başarısını öngörmede tek başına zayıf bir göstergedir (Milgroom ve ark., 2004). Hifaların birleşme süreci anastomoz nedir yazısında, uyumsuzluk sistemlerinin genel biyolojisi heterokaryon uyumsuzluğu yazısında ele alınıyor.

Avrupa, Kafkasya ve Türkiye

Farklı zamanlarda ve geniş bir alandan toplanan virüs örneklerinin dizi farklılıklarıyla yapılan çalışmada CHV-1'in Avrupa'ya konağı olan mantarla birlikte girdiği, Alplerin ve Dinar Alpleri'nin yamaçları boyunca hızla yayıldığı ve bu merkez popülasyonların güney Balkanlar ile Türkiye'ye doğru iki eşzamanlı yayılma dalgasının kaynağı olduğu sonucuna varılmıştır (Bryner ve ark., 2012). Yazarlar CHV-1'in yeni kurulan mantar popülasyonlarına yayılmasının Avrupa'da yıkıcı salgınların gelişmesini muhtemelen önlediğini öne sürmüştür (Bryner ve ark., 2012).

Gürcistan'daki dokuz popülasyondan 427 izolatın 10 mikrosatelit lokusuyla genotiplendiği çalışmada yüksek bir genetik çeşitlilik bulunmuş ve baskın üç haplotipten ikisine Avrupa'da daha önce rastlanmamıştır (Prospero ve ark., 2013). Aynı çalışmada Orta Avrupa'da yaygın olan bir haplotipin Gürcistan'a muhtemelen komşu Türkiye'den doğal yolla ulaştığı bildirilmiştir (Prospero ve ark., 2013).

Amerika'da ıslah

Kuzey Amerika'da hastalık yönetimi esas olarak Çin kestanesinin kanser direncini geri çaprazlamayla Amerika kestanesinin genomuna taşımaya odaklanmıştır (Rigling ve ark., 2018). Yukarıdaki oksalat oksidaz çalışması da aynı soruya gen aktarımıyla yaklaşan bir örnek.

Bu bulguları okurken

Buradaki sonuçlar belirli popülasyonlar, suşlar ve deney düzenleri için geçerli; bir ağaç koruma ya da uygulama rehberi değil. Böceklerle taşınan başka bir ağaç patojeni Hollanda karaağaç hastalığı yazısında; mantarların canlı ve ölü dokudan beslenme biçimleri ise mantarlar nasıl beslenir yazısında.

Bilimsel referanslar

Bryner, S.F. et al. (2012). Invasion history and demographic pattern of Cryphonectria hypovirus 1 across European populations of the chestnut blight fungus. Ecol Evol, 2(12), 3227-41. PMID 23301186. DOI 10.1002/ece3.429.

Choi, G.H. et al. (2012). Molecular characterization of vegetative incompatibility genes that restrict hypovirus transmission in the chestnut blight fungus Cryphonectria parasitica. Genetics, 190(1), 113-27. PMID 22021387. DOI 10.1534/genetics.111.133983.

Dawe, A.L. et al. (2001). Hypoviruses and chestnut blight: exploiting viruses to understand and modulate fungal pathogenesis. Annu Rev Genet, 35, 1-29. PMID 11700275. DOI 10.1146/annurev.genet.35.102401.085929.

Milgroom, M.G. et al. (2004). Biological control of chestnut blight with hypovirulence: a critical analysis. Annu Rev Phytopathol, 42, 311-38. PMID 15283669. DOI 10.1146/annurev.phyto.42.040803.140325.

Prospero, S. et al. (2013). Discovery of a new gene pool and a high genetic diversity of the chestnut blight fungus Cryphonectria parasitica in Caucasian Georgia. Infect Genet Evol, 20, 131-9. PMID 23994123. DOI 10.1016/j.meegid.2013.08.009.

Rigling, D. et al. (2018). Cryphonectria parasitica, the causal agent of chestnut blight: invasion history, population biology and disease control. Mol Plant Pathol, 19(1), 7-20. PMID 28142223. DOI 10.1111/mpp.12542.

Stauber, L. et al. (2020). Comparative Genomics Analyses of Lifestyle Transitions at the Origin of an Invasive Fungal Pathogen in the Genus Cryphonectria. mSphere, 5(5), e00737-20. PMID 33055257. DOI 10.1128/mSphere.00737-20.

Zhang, B. et al. (2013). A threshold level of oxalate oxidase transgene expression reduces Cryphonectria parasitica-induced necrosis in a transgenic American chestnut (Castanea dentata) leaf bioassay. Transgenic Res, 22(5), 973-82. PMID 23543108. DOI 10.1007/s11248-013-9708-5.

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