Hemileia vastatrixเป็นรา หลายเซลล์ในกลุ่ม Basidiomycete ในอันดับ Pucciniales (เดิมรู้จักกันในชื่อ Uredinales) ซึ่งเป็นสาเหตุของโรคราสนิมใบกาแฟ (CLR) ซึ่งเป็นโรคที่ส่งผลกระทบต่อต้นกาแฟกาแฟเป็นพืช อาศัยที่จำเป็น ของราสนิมกาแฟ กล่าวคือ ราสนิมต้องเข้าถึงและสัมผัสกับกาแฟ ( Coffea sp. ) เพื่อที่จะอยู่รอดได้

CLR เป็นหนึ่งในโรคที่มีความสำคัญทางเศรษฐกิจมากที่สุดของกาแฟทั่วโลก^{[ 1 ]}การระบาดครั้งก่อนๆ ได้ทำลายผลผลิตกาแฟของทั้งประเทศ^{[ 2 ]}ในประวัติศาสตร์ที่ผ่านมาไม่นานนี้ การระบาดในอเมริกากลางในปี 2012 ทำให้ผลผลิตกาแฟของภูมิภาคลดลง 16% ^{[ 1 ]}

กลไกทางพยาธิวิทยาหลักของเชื้อราคือการลดความสามารถของพืชในการรับพลังงานผ่านการสังเคราะห์แสง^{[ 3 ]}โดยการปกคลุมใบด้วยสปอร์ของเชื้อราและ/หรือทำให้ใบร่วงจากต้น^{[ 1 ]}การลดลงของความสามารถในการสังเคราะห์แสง (การเผาผลาญของพืช) ส่งผลให้ปริมาณและคุณภาพของการผลิตดอกและผลลดลง ซึ่งในที่สุดก็จะลดคุณภาพของเครื่องดื่มลง^{[ 4 ]}

เส้นใยราที่มีสปอร์ยูเรดิเนียมีสีเหลืองส้มและเป็นผง ปรากฏอยู่ใต้ใบเป็นจุด ขนาดประมาณ 0.1 มิลลิเมตร แผลที่ยังอ่อนอยู่จะปรากฏเป็น จุด สีเหลืองซีด หรือสีเหลืองอ่อนขนาดไม่กี่มิลลิเมตร ส่วน แผลที่แก่แล้วจะมีขนาดหลายเซนติเมตร เส้นใยมีรูปร่างคล้ายกระบอง ปลายเส้นใยมีก้าน จำนวนมาก ซึ่งเป็นที่สร้าง กลุ่มสปอร์ ยูเรดิเนีย

เทเลีย เป็น เทลิโอสปอร์สีเหลืองอ่อนมักเกิดขึ้นในยูรีดิเนีย เทลิโอสปอร์มีรูปร่างค่อนข้างกลมถึงคล้ายมะนาว ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 26–40 × 20–30 ไมโครเมตร ผนังโปร่งใสถึงสีเหลือง เรียบ หนา 1 ไมโครเมตร หนาขึ้นที่ปลาย ก้านโปร่งใส

ยูเรดินิโอสปอร์มีรูปร่างคล้ายไต ขนาด 26 – 40 × 18-28  ไมโครเมตร ผนังโปร่งใสถึงสีเหลืองอ่อน หนา 1 – 2  ไมโครเมตร มีปุ่มนูนชัดเจนที่ด้านนูน ด้านตรงหรือด้านเว้าเรียบ ปุ่มนูนมักยาวกว่า (3 – 7  ไมโครเมตร) ที่ขอบสปอร์

ยังไม่มีรายงานใดๆ เกี่ยวกับโฮสต์ที่สามารถรองรับ ระยะ เอเซียลของเชื้อรา ได้ ^{[ 5 ]}

วงจรชีวิตของเชื้อรา Hemileiaเริ่มต้นด้วยการงอกของสปอร์ผ่านรูงอกในสปอร์โดยส่วนใหญ่จะเข้าทำลายใบ และพบได้น้อยมากบนลำต้นอ่อนและผล เชื้อรา จะสร้าง แอปเพรสโซเรียซึ่งจะสร้างเวสิเคิลขึ้นมา จากนั้นจึงแทรกซึมเข้าไปในช่องใต้ปาก ใบ การติดเชื้อจะเสร็จสมบูรณ์ ภายใน 24-48 ชั่วโมง หลังจากติดเชื้อสำเร็จ ใบจะถูกเชื้อราเข้ายึดครอง และการสร้างสปอร์จะเกิดขึ้นผ่านทางปากใบ แผลหนึ่งแผลจะสร้างสปอร์ได้ 4-6 รอบ ในช่วงเวลา 3-5 เดือน โดยปล่อยสปอร์ออกมา 300,000-400,000 สปอร์  

ปัจจุบันยังไม่มีโฮสต์ทางเลือกที่รู้จักหรือรายงานกรณีการติดเชื้อจากสปอร์ของH. vastatrixแต่เชื้อราสามารถเอาชนะความต้านทานของพืชได้ และนักวิทยาศาสตร์ยังไม่ทราบแน่ชัดว่าเกิดขึ้นได้อย่างไร^{[ 5 ]}สมมติฐานหลักคือH. vastatrixเป็นเฮเทอโรอีเซียส (heteroecious)โดยจะครบวงจรชีวิตบนพืชโฮสต์ทางเลือกที่ยังไม่ถูกค้นพบ^{[ 5 ]}สมมติฐานทางเลือกอีกประการหนึ่งคือH. vastatrixเป็นตัวแทนของ สนิม ออโตอีเซียส (autoecious ) ที่แยกตัวออกมาในช่วงต้น ซึ่งเทลิโอสปอร์ (teliospores ) นั้นไม่ทำงานและเป็นส่วนที่เหลืออยู่ และวงจรชีวิตทางเพศจะเสร็จสมบูรณ์โดยยูเรดินิโอสปอร์ (urediniospores) มีการค้นพบไมโอซิส ที่ซ่อนอยู่ และการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ (cryptosexuality) ^{[ 6 ] ภายในยูเรดินิโอสปอร์ที่โดยทั่วไปแล้วไม่มีการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ [ 7 ]}การค้นพบนี้อาจอธิบายได้ว่าทำไมสายพันธุ์ทางสรีรวิทยาใหม่จึงเกิดขึ้นบ่อยครั้งและรวดเร็วในH. vastatrix

จากการศึกษาและงานวิจัยล่าสุดพบว่า โรค CLR ยังไม่ได้รับการวิจัยอย่างเพียงพอเมื่อเทียบกับเชื้อโรคของพืชเศรษฐกิจชนิดอื่นๆ และมีปัจจัยหลายอย่างที่ส่งผลต่อการเกิดและความรุนแรงของโรค ดังนั้น แนวทางแบบบูรณาการที่รวมถึงการควบคุมทางพันธุกรรม ทางเคมี และทางวัฒนธรรม จึงเป็นแนวทางที่ดีที่สุด

Hemileia vastatrixเป็นปรสิตที่ต้องอาศัยพืชในสกุลCoffea เป็นหลัก แต่ยังสามารถรุกรานArabidopsis thaliana ได้ด้วย แต่จะไม่พัฒนาฮอสทอเรีย^{[ 15 ]}

สนิมต้องการอุณหภูมิที่เหมาะสมในการเจริญเติบโต (ระหว่าง 16  °C ถึง 28  °C) ^{[ 16 ]}โดยทั่วไปแล้วสวนปลูกบนที่สูงจะมีอากาศเย็นกว่า ดังนั้นเชื้อก่อโรคจึงเจริญเติบโตได้ยากกว่าในสวนปลูกที่ตั้งอยู่ในพื้นที่อบอุ่น จำเป็นต้องมีน้ำเพียงพอเพื่อให้การติดเชื้อสมบูรณ์ การสูญเสียความชื้นหลังจากเริ่มงอกจะยับยั้งกระบวนการติดเชื้อทั้งหมด

การสร้างสปอร์ได้รับอิทธิพลมากที่สุดจากอุณหภูมิ ความชื้น และความต้านทานของพืชเจ้าบ้าน กระบวนการเข้าอาศัยของเชื้อราไม่ได้ขึ้นอยู่กับความชื้นของใบ แต่ได้รับอิทธิพลอย่างมากจากอุณหภูมิและความต้านทานของพืช ผลกระทบหลักของอุณหภูมิคือการกำหนดระยะเวลาของกระบวนการเข้าอาศัย ( ระยะฟักตัว )

Hemileia Vastatrixมีปรสิตเชื้อรา 2 ชนิด ได้แก่Verticillium haemiliaeและVerticillium psalliotae

เชื้อรามีต้นกำเนิดในแอฟริกาตะวันออกแต่ปัจจุบันพบได้ทั่วไปในทุกภูมิภาคที่ผลิต^{[ 17 ] : 171–2}กาแฟมีต้นกำเนิดในพื้นที่สูงของเอธิโอเปีย ซูดาน และเคนยา และเชื่อกันว่าเชื้อราสนิมมีต้นกำเนิดในภูเขาเดียวกัน รายงานแรกสุดเกี่ยวกับโรคนี้มาจากช่วงปี 1860 โดยนักสำรวจชาวอังกฤษเป็นผู้รายงานเป็นครั้งแรกจากภูมิภาคของเคนยาบริเวณรอบทะเลสาบวิกตอเรียในปี 1861 ซึ่งเชื่อกันว่าได้แพร่กระจายไปยังเอเชียและอเมริกา

โรคราสนิมถูกรายงานครั้งแรกในภูมิภาคปลูกกาแฟที่สำคัญของศรีลังกา (ในขณะนั้นเรียกว่าซีลอน) ในปี พ.ศ. 2410 เชื้อราที่เป็นสาเหตุได้รับการอธิบายอย่างละเอียดครั้งแรกโดยนักวิทยาเชื้อราชาวอังกฤษ Michael Joseph Berkeley และผู้ร่วมงานของเขา Christopher Edmund Broome หลังจากการวิเคราะห์ตัวอย่าง "โรคใบกาแฟ" ที่ George HK Thwaites รวบรวมไว้ในซีลอน Berkeley และ Broome ตั้งชื่อเชื้อราว่าHemileia vastatrixโดย " Hemileia " หมายถึงลักษณะกึ่งเรียบของสปอร์ และ " vastatrix " หมายถึงลักษณะที่ทำลายล้างของโรค^{[ 18 ]}

ยังไม่ทราบแน่ชัดว่าโรคราสนิมแพร่จากเอธิโอเปียมาถึงศรีลังกาได้อย่างไร ในช่วงหลายปีต่อมา มีการบันทึกการพบโรคนี้ในอินเดียในปี 1870 สุมาตราในปี 1876 ชวาในปี 1878 และฟิลิปปินส์ในปี 1889 ในปี 1913 โรคนี้ได้แพร่ระบาดข้ามทวีปแอฟริกาจากเคนยาไปยังคองโก ซึ่งพบอีกครั้งในปี 1918 ก่อนที่จะแพร่ระบาดไปยังแอฟริกาตะวันตก ไอวอรี่โคสต์ (1954) ไลบีเรีย (1955) ไนจีเรีย (1962–63) และแองโกลา (1966)

ยูเรโดสปอร์แพร่กระจายไปในระยะทางไกลโดยส่วนใหญ่เกิดจากลม และสามารถแพร่กระจายไปได้ไกลหลายพันไมล์จากจุดที่ผลิตขึ้น ในระยะทางสั้นๆ ยูเรโดสปอร์จะแพร่กระจายโดยทั้งลมและฝนที่กระเด็น^{[ 19 ]}ตัวแทนอื่นๆ เช่น สัตว์ โดยเฉพาะแมลง และอุปกรณ์ที่ปนเปื้อน บางครั้งก็พบว่ามีส่วนเกี่ยวข้องกับการแพร่กระจาย

Hemileia vastatrix ส่งผลกระทบต่อพืชโดยการปกคลุมพื้นที่ผิวใบส่วนหนึ่งหรือทำให้ใบไม้ร่วง ซึ่งทั้งสองอย่างส่งผลให้ลดอัตราการสังเคราะห์แสงลง^{[ 3 ]}เนื่องจากผลผลิตของผลเบอร์รี่โดยทั่วไปเชื่อมโยงกับปริมาณใบ การลดลงของการสังเคราะห์แสงและที่สำคัญกว่านั้นคือการร่วงของใบสามารถส่งผลกระทบต่อผลผลิตได้^{[ 3 ]}การแพร่กระจายอย่างต่อเนื่องของเชื้อโรคทำให้พืชสูญเสียทรัพยากรในการดำรงชีวิตจนกระทั่งพืชไม่มีพลังงานเพียงพอที่จะเจริญเติบโตหรืออยู่รอดได้อีกต่อไป^{[ 20 ]}

ต้นกาแฟที่ได้รับการปรับปรุงพันธุ์เพื่อความต้านทานประสบความสำเร็จเนื่องจากกลไกความต้านทานทางเซลล์วิทยาและชีวเคมี กลไกดังกล่าวเกี่ยวข้องกับการส่งสัญญาณไปยังบริเวณที่ติดเชื้อเพื่อหยุดการทำงานของเซลล์ การตอบสนองต่อการเสื่อมสภาพของเซลล์ของพืชมักเกิดขึ้นหลังจากการก่อตัวของฮอสทอเรียม แรก และส่งผลให้เกิดการตายของเซลล์อย่างรวดเร็ว เนื่องจาก Hemileia vastatrix เป็นปรสิตที่ต้องอาศัยสิ่งมีชีวิตอื่น มันจึงไม่สามารถอยู่รอดได้เมื่อถูกล้อมรอบด้วยเซลล์ที่ตายแล้ว ซึ่งสามารถสังเกตได้จากการมีเซลล์สีน้ำตาลในบริเวณเฉพาะบนใบ^{[ 21 ]}

อุณหภูมิและความชื้นมีบทบาทสำคัญที่สุดต่ออัตราการติดเชื้อของต้นกาแฟ ความชื้นเพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอที่จะทำให้เกิดการติดเชื้อได้ ต้องมีน้ำอยู่บนใบเพื่อให้ยูเรดิโอสปอร์สามารถติดเชื้อได้ แม้ว่ายูเรดิโอสปอร์ที่แห้งจะสามารถอยู่รอดได้นานถึงหกสัปดาห์โดยไม่มีน้ำ การแพร่กระจายส่วนใหญ่เกิดขึ้นโดยลม ฝน หรือทั้งสองอย่างรวมกัน การแพร่กระจายในระยะทางไกลน่าจะเป็นผลมาจากการแทรกแซงของมนุษย์โดยสปอร์ที่ติดอยู่กับเสื้อผ้า เครื่องมือ หรืออุปกรณ์ การแพร่กระจายโดยแมลงไม่น่าจะเกิดขึ้นและจึงไม่มีนัยสำคัญ^{[ 22 ]}การงอกของสปอร์จะเกิดขึ้นเฉพาะเมื่ออุณหภูมิอยู่ที่13–31 °C (55–88 °F)และสูงสุดที่21 °C (70 °F)นอกจากนี้ การสร้างแอปเพรสโซเรียมจะสูงสุดที่11 °C (52 °F)และมีการผลิตลดลงเชิงเส้นจนถึง32 °C (90 °F)เมื่อมีการผลิตน้อยมากหรือไม่มีเลย^{[ 23 ]} แม้ว่าอุณหภูมิและความชื้นจะเป็นปัจจัยสำคัญต่อการติดเชื้อ การแพร่กระจาย และการตั้งรกราก แต่ความต้านทานของพืชก็มีความสำคัญในการกำหนดว่า Hemileia vastatrix จะอยู่รอดได้หรือไม่        

โรคราสนิมใบกาแฟ (CLR) ได้รับการอธิบายและตั้งชื่อครั้งแรกโดย Berkley และ Broom ในวารสารGardeners Chronicle ฉบับเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2402 ^{[ 17 ] : 171} พวกเขาใช้ตัวอย่างที่ส่งมาจากศรีลังกาซึ่งโรคนี้ได้สร้างความเสียหายอย่างใหญ่หลวงต่อผลผลิตอยู่แล้ว ไร่กาแฟหลายแห่งในศรีลังกาถูกบังคับให้ล้มเลิกกิจการหรือเปลี่ยนไปปลูกพืชชนิดอื่นที่ไม่ได้รับผลกระทบจาก CLR เช่น ชา^{[ 17 ] : 171–2}บรรดาผู้ปลูกกาแฟเรียกโรคนี้ว่า "Devastating Emily" ^{[ 24 ]}และมันส่งผลกระทบต่อการผลิตกาแฟในเอเชียเป็นเวลากว่ายี่สิบปี^{[ 25 ]} ภายในปี พ.ศ. 2433 อุตสาหกรรมกาแฟในศรีลังกาเกือบถูกทำลายไปหมดแล้ว แม้ว่าไร่กาแฟจะยังมีอยู่ในบางพื้นที่ก็ตาม นักประวัติศาสตร์แนะนำว่าการผลิตกาแฟที่ถูกทำลายในศรีลังกาเป็นหนึ่งในเหตุผลที่ชาวอังกฤษหันมานิยมดื่มชามากขึ้น เนื่องจากศรีลังกาเปลี่ยนไปผลิตชาเนื่องจากโรคนี้^{[ 26 ]}

ในช่วงทศวรรษ 1920 โรค CLR แพร่กระจายไปทั่วแอฟริกาและเอเชีย รวมถึงอินโดนีเซียและฟิจิโรคนี้แพร่ระบาดมาถึงบราซิลในปี 1970 และจากนั้นก็แพร่กระจายอย่างรวดเร็วจนสามารถแพร่ระบาดไปทั่วพื้นที่ปลูกกาแฟในประเทศได้ภายในปี 1975 ^{[ 17 ] : 171–2}จากบราซิล โรคนี้แพร่ระบาดไปยังพื้นที่ปลูกกาแฟส่วนใหญ่ในอเมริกากลางและอเมริกาใต้ภายในปี 1981 และแพร่ระบาดไปยังคอสตาริกาและโคลอมเบียในปี 1983

นับตั้งแต่ปี 1990 โรคราสนิมกาแฟได้แพร่ระบาดไปทั่วประเทศผู้ผลิตกาแฟรายใหญ่ทั้งหมด^{[ 17 ] : 171–2}

โรคราสนิมใบกาแฟ (CLR) ส่งผลกระทบทางเศรษฐกิจโดยตรงและโดยอ้อมต่อการผลิตกาแฟ ผลกระทบโดยตรง ได้แก่ ปริมาณและคุณภาพของผลผลิตที่ลดลงจากต้นกาแฟที่เป็นโรค และต้นทุนของปัจจัยการผลิตที่ใช้เพื่อควบคุมโรคโดยเฉพาะ^{[ 40 ]}ผลกระทบโดยอ้อม ได้แก่ ต้นทุนที่เพิ่มขึ้นในการต่อสู้และควบคุมโรค วิธีการต่อสู้และควบคุมโรค ได้แก่ การใช้สารฆ่าเชื้อรา และการถอนต้นกาแฟที่เป็นโรคและปลูกพันธุ์ต้านทานโรคแทน วิธีการทั้งสองนี้ต้องใช้แรงงานและต้นทุนวัสดุจำนวนมาก และในกรณีของการถอนต้นกาแฟที่เป็นโรค จะทำให้ผลผลิตลดลงเป็นเวลาหลายปี (ต้นกล้ากาแฟจะไม่สามารถให้ผลผลิตได้อย่างเต็มที่ภายในสามถึงห้าปีหลังปลูก)

เนื่องจากความซับซ้อนของการคำนวณการสูญเสียที่เกิดจาก CLR อย่างแม่นยำ จึงมีบันทึกน้อยมากที่ระบุปริมาณการสูญเสียผลผลิต การประมาณการการสูญเสียผลผลิตแตกต่างกันไปในแต่ละประเทศและอาจมีตั้งแต่ 15 ถึง 80% การสูญเสียทั่วโลกประมาณการไว้ที่ 15% ^{[ 17 ] : 174}

ข้อมูลเบื้องต้นบางส่วนจากศรีลังกาที่บันทึกการสูญเสียในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 ระบุว่าการผลิตกาแฟลดลง 75% เนื่องจากเกษตรกรเปลี่ยนจากการปลูกกาแฟไปปลูกพืชชนิดอื่นที่ไม่ได้รับผลกระทบจาก CLR ^{[ 40 ]}พื้นที่ที่ใช้ในการปลูกกาแฟจึงลดลง 80% จาก 68,787 เป็น 14,170 เฮกตาร์^{[ 17 ] : 174}

นอกจากค่าใช้จ่ายที่กล่าวมาข้างต้นแล้ว ค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมยังรวมถึงค่าใช้จ่ายด้านการวิจัยและพัฒนาในการผลิตพันธุ์ต้านทาน ค่าใช้จ่ายเหล่านี้มักจะตกเป็นภาระของอุตสาหกรรม รัฐบาลท้องถิ่นและระดับชาติ และหน่วยงานช่วยเหลือระหว่างประเทศ^{[ 17 ] : 174 [ 40 ]}

สหพันธ์ผู้ปลูกกาแฟแห่งชาติของโคลอมเบีย(Fedecafe) ได้จัดตั้งห้องปฏิบัติการวิจัยขึ้นโดยเฉพาะเพื่อหาวิธีหยุดยั้งโรคนี้ เนื่องจากประเทศโคลอมเบียเป็นผู้ส่งออกเมล็ดกาแฟอาราบิกา (Coffea arabica ) รายใหญ่ ซึ่งมีแนวโน้มที่จะเป็นโรคนี้เป็นพิเศษ^{[ 26 ]}

• รายละเอียดของ Hemileia vastatrix ที่ Plantvillage.com
• สถาบันวิจัยกาแฟ: โรคราสนิมกาแฟ
• มหาวิทยาลัยเนแบรสกา-ลินคอล์น: โรคราสนิมกาแฟ
• หน้าเว็บของมหาวิทยาลัยฮาวายเกี่ยวกับHemileia vastatrix
• หน้าเว็บกระทรวงเกษตรสหรัฐฯ เกี่ยวกับโรคราสนิมในใบกาแฟ