Af kål og køer - stigende landbrugsudbytte i Afrika

Afrikas fødevarebehov, sammen med dens befolkning, vokser hurtigt. Tre forskningsprogrammer spørger, hvordan en bedre forståelse af vira, parasitter og spredning af sygdomme kan bane vejen til at forbedre landbrugets udbytter.

Den ydmyge kål, universelt foragtet af britiske skolebørn, har fundet uventet popularitet på et andet kontinent. Men ligesom befolkningen i Ghana har udviklet en appetit - og et marked - for denne grønne grønne, det har også noget andet:en virus båret af bladlus, der får kålene til at visne og dø

Derimod, en parasit, der udmader kvæg i Afrika syd for Sahara, har eksisteret i tusinder af år, men fortsætter med at tage sin vej af visse arter af de dyr, den inficerer. Fremtrædende ribben er de hyppige kendetegn ved trypanosomiasis – forårsaget af tilstedeværelsen af ​​en snedig parasit, der unddrager sig dyrets immunsystem ved periodisk at ændre dets protein-"pels".

I mellemtiden, landmænd i Etiopien vender sig fra det traditionelle zebukvæg mod racer, der producerer større mængder mælk. Som et resultat udsætter de deres besætninger – og sig selv – for stigende niveauer af tuberkulose (TB), som er forårsaget af intensiveret dyreholdspraksis.

Hvad der forbinder kål og køer er tre programmer, der håber at forbinde grundforskning med forbedring af landbrugets udbytte, og dermed bidrage til at løse et truende panafrikansk problem. Mere end halvdelen af ​​den globale befolkningstilvækst mellem nu og 2050 forventes at finde sted i Afrika. Og flere mennesker betyder et krav om mere mad.

Etiopien, for eksempel, har den største husdyrbestand i Afrika, men med en voksende befolkning og stigende urbanisering, selv dets 53 millioner kvæg er ikke nok. Og nu giver bestræbelserne på at intensivere landbruget i landet en betydelig sundhedsmæssig bekymring. "De nye racer er mere sårbare end zebu over for kvæg TB, "forklarer professor James Wood fra Cambridge's afdeling for veterinærmedicin." Dette kan have sundhedsmæssige konsekvenser for dem, der arbejder med og lever sammen med inficeret kvæg, og giver også anledning til bekymring om overførsel til områder med tidligere lav TB."

Wood leder et forskningsprogram på 2,9 millioner pund, ETHICOBOTS, som ser på gennemførligheden af ​​kontrolstrategier, herunder kvægvaccination. Programmet kombinerer partnere i otte etiopiske og britiske institutioner, og samler veterinærforskere, epidemiologer, genetikere, immunologer og samfundsforskere. "Vi har brug for denne blanding, fordi vi ikke kun spørger, hvor effektive strategier vil være, men også om landmænd vil acceptere dem, og hvad konsekvenserne er for velstand og velvære."

Den forskel, som stigende produktivitet kan have på landmændenes levebrød, går ikke tabt på en insektekspert ved University of Ghana, Dr Ken Fening, som arbejder på et andet fødevarerelateret forskningsprojekt. Kål er ikke hjemmehørende på kontinentet, men er blevet en stor kontantafgrøde for ghanesiske landmænd og en vigtig indtægtskilde for handlende til markeder og hoteller.

"En god afgrøde kan give penge til at købe gødning og landbrugsudstyr, og også hjælpe med at betale for sundhedspleje og uddannelse til familien, "siger han. For nylig har imidlertid, felter med forkrøblede, gulning, visne kål, deres blade krøllet og prikket med skimmelsvamp, er blevet et alt for velkendt og ødelæggende syn for bønderne i Ghana.

Fra sin feltstationsbase i Kpong, Ghana, Fening arbejder tæt sammen med småbønder om strategier til bekæmpelse af skadedyr. For to år siden begyndte de at rapportere, at en ny sygdom angreb deres afgrøder. "Det syntes at være forbundet med massive angreb af lyserøde og grønne bladlus, " siger Fening, "og fra mine undersøgelser af måden insekter interagerer med mange forskellige grøntsager, Jeg kender de typer af skader, de kan forårsage. "

Landmænd så typisk det totale tab af deres afgrøder, og han indså, at ødelæggelserne ikke kun kunne være forårsaget af saftsugende insekter. På trods af ingen tidligere rapporter om virussygdomme, der påvirker kålafgrøder i Ghana, symptomerne antydede et viralt patogen.

Med finansiering gennem CAPREx-programmet, Fening begyndte at arbejde med Cambridge plantebiolog Dr. John Carr. Parret indsamlede prøver af kålplanter i Ghana, der viste tegn på sygdom, og også bladlus på de syge planter. Tilbage i Cambridge, Fening brugte screeningsteknikker, herunder en type DNA 'fingeraftryk' til at identificere bladlusarterne, og sofistikerede molekylærbiologiske metoder til at forsøge at identificere den fornærmende virus.

"Bladlus er en almindelig bærer af planteinfekterende vira, "forklarer Carr, hvis forskning er finansieret af Biotechnology and Biological Sciences Research Council som en del af £16 millioner SCPRID (Sustainable Crop Production Research for International Development) initiativet. "De 'sædvanlige mistænkte' er majrosmosaikvirus og blomkålsmosaikvirus, som påvirker kål i Europa og USA. "

"Vi fandt ud af, at to forskellige arter af bladlus, lyserød og grøn, blev generelt fundet på de syge kål, " siger Fening. "Det viste sig, at dette var den første registrering af den grønne bladlus, Lipaphis erysimi (Kaltenbach), nogensinde er set i Ghana. "Den lyserøde bladlus blev identificeret som Myzus persicae (Sulzer).

Hvad mere er, virussen var ikke, hvad Carr forventede, og der arbejdes nu på at identificere synderen. Jo før det kan karakteriseres, jo hurtigere kan bæredygtige afgrødebeskyttelsesstrategier udvikles for at forhindre yderligere spredning af sygdommen ikke kun i Ghana, men også i andre lande i regionen.

En anden forsker, der håber, at udryddelsesstrategier vil være resultatet af hendes forskningsprojekt, er Dr. Theresa Manful. Ligesom Fening, hun er forsker ved University of Ghana og en CAPREx -stipendiat. Hun har arbejdet sammen med Cambridge biokemiker professor Mark Carrington om afrikansk animalsk trypanosomiasis.

Trypanosomet, der forårsager sygdommen, bæres af tsetsefluen, som koloniserer store dele af Afrika syd for Sahara. "Dette er en stor begrænsning for kvægavl i Afrika, " forklarer hun. "Selvom trypanosomiasis også er en sygdom hos mennesker, antallet af sager er lavt, og de mere alvorlige bekymringer om sygdommen vedrører de økonomiske konsekvenser for landbrugsproduktionen. "

Carrington har arbejdet i et kvart århundrede på parasitten, der forårsager sygdommen. Han forstår, hvordan organismen undgår dyrets immunsystem ved at ændre dets pelsproteiner for at forblive 'usynlig'.

"Når du først begynder at arbejde med disse parasitter, er du vild med de molekylære mekanismer, som vi nu ved enormt meget om, "siger han." Men når du ser på virkningen på store dyr som køer, indser du, at der næsten ikke er noget kendt om dynamikken i en infektion, og selv om en infektion, der er erhvervet i en tidlig alder, vedvarer i hele dets levetid. "

Manful og Carrington gik i gang med at teste besætninger i Ghana. De opdagede, at flere trypanosome arter kan findes i kvægene på én gang, og at næsten alle kvæg var inficeret det meste af tiden.

For Manful, en af ​​de vigtige gevinster har været evnen til at udvide forskningen i Ghana:"Jeg har nu et fuldt funktionelt laboratorium og kan lave DNA-ekstraktion og analyse i Ghana – jeg behøver ikke at tage prøver med til Cambridge. Vi underviser studerende fra fem ghanesiske institutioner de diagnostiske metoder. " Hun og Carrington er for nylig blevet finansieret gennem en Royal Society Leverhulme Trust Africa Award for at fortsætte deres arbejde.

"Landbruget står over for stigende udfordringer, "tilføjer Carr." Bioscience spiller en afgørende rolle i udviklingen af ​​måder at afbøde skadedyrspåvirkning og reducere spredningen af ​​parasitter.

"Vi vil ikke kun sikre, at hver høst er vellykket, men også at det er maksimalt vellykket."