นักวิจัยบราซิลพบสาเหตุหลักของโรคเหี่ยวเน่าแดงในต้นอ้อย

เชื้อรา Fusarium verticillioides ที่ถูกค้นพบโดย นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเซา เปาโล ระบุว่าเชื้อราดังกล่าวสามารถระเหยติดไปพร้อมกับแมลงและพืชชนิดอื่น ทำให้เชื้อรานี้แพร่กระจายไปได้อย่างกว้างขวาง

ซึ่งเชื้อราชนิดดังกล่าวเป็นสาเหตุหลักของโรคเหี่ยวเน่าแดง ที่เป็นปัญหาสำคัญอันดับหนึ่งของต้นอ้อยในประเทศบราซิล โดยโรคนี้ทำให้พืชผลเสียหายที่มีมูลค่าถึงประมาณหนึ่งพันล้านดอลลาร์

สาเหตุหลักๆ ที่เชื่อกันมาแต่ดั้งเดิมของโรคนี้คือ เชื้อราดังกล่าวจะถูกกระตุ้นโดยผีเสื้อกลางคืนที่มักรู้จักกันในชื่อของหนอนเจาะอ้อย ในช่วงที่ผีเสื้อนี้เป็นดักแด้นั้น มันจะเจาะเข้าไปในลำต้นของพืช และต่อมาจะทำให้พืชมีโอกาสติดเชื้อราได้ง่ายขึ้น

อย่างไรก็ดี ได้มีการศึกษาจากคณะเกษตรของมหาวิทยาลัยเซา เปาโล โดยลูอิช ดึ เกย์รอช ซึ่งพบว่าการเกิดโรคนี้เป็นไปในทางกลับกันเพราะสาเหตุมาจากเชื้อรา ไม่ใช่ผีเสื้อ นายจูเซ มาวริซิอุ ซิมอยช์ เบนตุ อาจารย์จากคณะเกษตร มหาวิทยาลัยเซา เปาโลและหนึ่งในนักวิจัยหลักได้เสริมว่า นี่เป็นกรณีแรกที่แสดงให้เห็นทางวิทยาศาสตร์ว่าเชื้อราที่ทำให้เกิดโรคนั้นควบคุมทั้งพาหะ [แมลง] และที่อาศัย [พืช] เพื่อประโยชน์ของตัวเอง

ซึ่งเชื้อราที่ฉวยโอกาสแพร่พันธุ์ตัวเองไม่ได้พึ่งพิงพาหะ แต่แพร่เชื้อไปยังที่อาศัยโดยการแทรกตัวเข้าไปในรอยของโรคในโครงสร้างของที่อาศัย กรณีนี้มีความแตกต่างเพราะเชื้อรานี้จะเปลี่ยนลักษณะของเส้นสมมุติและที่อาศัยเพื่อทำให้เกิดการแพร่กระจายตัวเอง นายเบนตุอธิบายว่านักวิจัยดังกล่าวได้สร้างกระบวนทัศน์ใหม่เกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างพืช แมลงและเชื้อราในไร่อ้อย งานวิจัยข้างต้นได้รับการสนับสนุนจากมูลนิธิงานวิจัยของเซา เปาโล โดยมีเงินทุนสำหรับโครงการหลักสองโครงการ รวมทั้งทุนการศึกษาระดับปริญญาเอกและปริญญาโทสำหรับสมาชิกของกลุ่มนักวิจัยชุดนี้อีกด้วย

งานวิจัยมีการตีพิมพ์ในวันที่ 14 มิถุนายนนี้ในวารสาร ISME อันทรงเกียรติ เป็นผลการวิจัยของกลุ่มนักวิจัยนี้มีรายงานอยู่ในบทความเรื่อง “เชื้อราไฟโตพาโทเจนแพร่กระจายด้วยการปรับการตอบสนองของพืชและแมลง” ซึ่งเป็นวารสารวิชาการของสมาคมเพื่อนิเวศวิทยาทางจุลชีววิทยาระหว่างประเทศ และมี Springer Nature เป็นเจ้าของ

ด้านอาจารย์จากคณะเกษตร มหาวิทยาลัยเซา เปาโลนายมาร์ซิอุ ดึ คาชตรุ ดา ซิลวา ฟิลญุ และผู้ร่วมวิจัยในงานนี้กล่าวด้วยว่าก่อนหน้านี้ เชื่อกันว่าผีเสื้อกลางคืนถือเป็นเป้าหมาย และแนวคิดดั้งเดิมก็คือเชื้อราใช้ประโยชน์จากรูที่เกิดขึ้นในก้านของตัวหนอน ซึ่งกลุ่มนักวิจัยพบว่าไม่ใช่ความจริงเพราะเชื้อราต่างหากที่จะเข้าควบคุมแมลงเพื่อแทรกเข้าไปในพืชและจัดการกับต้นพืชเพื่อทำให้เกิดแมลงมากขึ้นเรื่อยๆ 

จากการทดลองหลายต่อหลายครั้งของนักวิจัยค้นพบว่าต้นอ้อยที่ติดเชื้อราดังกล่าวจะผลิตสารระเหยที่ทำให้ผีเสื้อกลางคืนตัวเมียตั้งท้องอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ หลังจากนั้น เมื่อเชื้อรานี้ติดกับผีเสื้อแล้ว จะทำให้ผีเสื้อไปวางไข่ในต้นพืช เมื่อตัวหนอนฟักออกจากไข่ พวกมันจะเจาะทะลุลำต้นและกินสารระเหยจากเชื้อราเข้าไป จนกระทั่งเมื่อเข้าสู่ระยะดักแด้และโตเต็มวัย ก็จะเป็นกลายพาหะของเชื้อราไปโดยปริยาย

นายมาร์ซิอุ ดึ คาชตรุ ดา ซิลวา ฟิลญุ ยังเผยว่า ผีเสื้อที่ติดเชื้อรานี้จะเป็นพาหะในการแพร่โรคต่อไปสู่ผีเสื้อรุ่นลูกหลานด้วยการวางไข่ ที่ต่างจากผีเสื้อกลางคืนที่แข็งแรง ซึ่งผีเสื้อที่ติดเชื้อเหล่านี้จะถูกดึงดูดโดยสารระเหยในพืชที่ยังไม่ติดเชื้อให้วางไข่ในที่สุด ทั้งแมลงและพืชจะกลายเป็นแหล่งแพร่เชื้อราชนิดนี้ เมื่อสารระเหยจากเชื้อราถูกใช้เป็นเครื่องมือ แมลงตัวเมียที่ไม่ติดเชื้อรามักจะวางไข่ในพืชที่ติดเชื้อ ในขณะเดียวกันแมลงตัวเมียที่ติดเชื้อมักจะวางไข่ในพืชที่แข็งแรง ซึ่งวงจรเช่นนี้ทำให้โรคเหี่ยวเน่าแดงระบาดไปในวงกว้างได้มากยิ่งขึ้น

นายมาร์ซิอุ ดึ คาชตรุ ดา ซิลวา ฟิลญุ ได้สรุปงานวิจัยนี้ว่าโรคเหี่ยวเน่าแดงสามารถสร้างความเสียหายต่อระดับซูโครสในต้นอ้อยที่ติดเชื้อได้ถึงร้อยละ 50-70 เปอร์เซ็นต์ โดยผลงานวิจัยนี้ช่วยเปิดโลกทัศน์ทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับเชื้อโรคติดต่อซึ่งถือเป็นภัยคุกคามต้นอ้อยและเป็นสาเหตุของความสูญเสียอย่างใหญ่หลวงต่อผู้ผลิตเอทานอลและน้ำตาล นักวิจัยกลุ่มนี้แสดงให้เห็นว่าหนอนดักแด้เป็นเพียงพาหะ ซึ่งตรงข้ามกับความคิดที่ว่าเชื้อราเข้าสู่พืชได้โดยผ่านทางรูที่หนอนดักแด้เจาะไช