S.N. Elansky, L.Yu. Kokaeva, N.V. Statsyuk, Yu.T. Djakov
Bevezetés
Az Oomycete Phytophthora infestans (Mont.) De Bary, a késői gyulladás kórokozója, a burgonya és a paradicsom gazdaságilag legfontosabb betegsége, több mint másfél évszázada vonzza a különböző országok kutatóinak figyelmét. A XNUMX. század közepén hirtelen megjelent Európában sok generáció emlékezetében megmaradt burgonyajárványt okozott.
Mostanáig gyakran hívják "az ír éhség gombájának". Csaknem száz évvel az első járványok után felfedezték a késői sértésre ellenálló vad mexikói burgonyafajokat, kidolgozták a termesztett burgonyával való keresztezés módszereit (Muller, 1935), és megszerezték az első késői sertésállóságú fajtákat (Pushkarev, 1937). Azonban nem sokkal kereskedelmi célú termesztésük megkezdése után a kései kórokozó kórokozói olyan fajok halmozódtak fel, amelyek virulensek voltak a rezisztens fajtákkal szemben. és a mexikói vadburgonyából származó új rezisztenciagének fajtákba történő bevezetése gyorsan veszíteni kezdett hatékonyságában.
A monogén (vertikális) rezisztencia alkalmazásának kudarcai arra kényszerítették a tenyésztőket, hogy a nem specifikus poligénes (vízszintes) rezisztencia kihasználásának bonyolultabb módjait keressék. Az utóbbi években erősen agresszív fajok kezdtek felhalmozódni a parazita egyes populációiban, ami még nem specifikus ellenállás erózióját is okozta. A gombaölő szerekkel szemben rezisztens törzsek megjelenése problémákat okozott a burgonyavédelmi vegyszerek használatában.
Az oomycetes és a gombák kémiai összetételében, ultrastruktúrájában és anyagcseréjében mutatkozó jelentős különbségek miatt a fungicidek, különösen a szisztémás szerek, amelyek a növények számos gombás betegségtől való védelmére szolgálnak, hatástalanok az oomycetesekkel szemben.
Ezért a késői vakulás elleni kémiai védelemben többszörös (szezononként vagy akár 12-szeres) permetezést alkalmaztak széles hatásspektrumú kontakt készítményekkel. Forradalmi lépés volt az oomycetákra mérgező és a növényekben szisztémásan elterjedő fenilamidok használata. Széles körű alkalmazásuk azonban gyorsan a rezisztens törzsek felhalmozódásához vezetett a gombapopulációkban (Davidse et al., 1981), ami jelentősen bonyolította a növényvédelmet. A P. infestans gyakorlatilag az egyetlen parazita a mérsékelt égövi övezetben, amelyet az ökológiai gazdálkodásban nem lehet semlegesíteni kémiai védelmi eszközök alkalmazása nélkül (Van Bruggen, 1995).
A fentiek magyarázzák, hogy a különböző országok kutatói milyen óriási figyelmet fordítottak a P. infestans populációk tanulmányozására, bőségük és genetikai összetételük dinamikájára, valamint a variabilitás genetikai mechanizmusaira.
R. INFESTANS életciklusa
Az Oomycete Phytophthora infestans sejtek közötti micéliumot alakít ki, burgonyalevél belsejében haustoria. A levélszövetekkel táplálkozva sötét foltok képződését okozza, amelyek nedves időben feketévé válnak és elrothadnak. Erős vereséggel az egész levél meghal. A táplálkozás időszaka után kinövések alakulnak ki a micéliumon - sporangiophorák -, amelyek a sztómákon keresztül kifelé nőnek. Nedves időben fehér virágzást képeznek a levelek alsó oldalán lévő foltok körül. A sporangiofórák végein citrom alakú zoosporangiumok képződnek, amelyek letörnek és esőpermettel szállítják őket (1. ábra). A burgonyalevél felületén vízcseppekbe esve a sporangiumok 6-8 zoosporával csíráznak, amelyek egy bizonyos mozgás után lekerekednek, héjjal letakarva csírázócsővel csíráznak. A hajtás a sztómákon keresztül behatol a levélszövetbe. Bizonyos körülmények között a sporangiumok növekedési csőben növekedhetnek közvetlenül a levélszövetbe. Kedvező körülmények között a fertőzéstől az új sporuláció kialakulásáig eltelt idő csak 3-4 nap.
A sporangiumok a földre kerülve és a talajon át szűrve képesek megfertőzni a gumókat. A súlyosan érintett gumók a tárolás során rothadnak; a gyengén érintetteknél a fertőzés a következő évadig tarthat. Ezenkívül a késői foltos kórokozó télen is fennmaradhat oosporák (vastag falú nyugvó nemi spórák) formájában a talajban a növényi törmeléken és a paradicsom magján. Az oosporák akkor alakulnak ki a növények élő szervein, amikor a különböző típusú párzási törzsek túlzott nedvességgel találkoznak. Tavasszal ivartalan sporuláció képződik az ültetett fertőzött gumókon és az oosporákkal rendelkező növényi maradványokon, az állatpórák bejutnak a talajba, és a növények alsó leveleinek fertőzését okozzák. Bizonyos esetekben a micélium a fertőzött gumóból a növény zöld része mentén nőhet ki, és általában a szár felső részén jelenik meg.
Jelentős különbség az oomyceták és a legtöbb gomba között abban rejlik, hogy életciklusukban a diplofázis túlsúlyban van a gametikus meiózissal és a redukáló maghasadás nélküli zigóták (oosporák) csírázásával. Úgy tűnik, hogy ez a tulajdonság, valamint a biszexualitást felváltó dipoláris heterotallizmus lehetővé teszi az oomycetes számára a magasabb eukarióták populációinak tanulmányozására kidolgozott megközelítések alkalmazását (panmixia és populációk felosztásának elemzése, intra- és interpopulációs génáramlások stb.). Három tényező azonban nem teszi lehetővé e megközelítések teljes átadását a P. infestans populációk tanulmányozása során.
1. A hibrid oosporák mellett a termékeny és partenogenetikus oosporák is kialakulnak a populációkban (Fife és Shaw, 1992; Anikina és mtsai, 1997a; Savenkova, Cherepnikoba-Anirina, 2002; Smirnov, 2003), és kialakulásuk gyakorisága elegendő lehet a befolyásoláshoz a teszt eredményein.
2. A P. infestans nemi folyamata jelentéktelen mértékben járul hozzá a populáció méretének dinamikájához, mivel a gomba főként vegetatív spórákkal szaporodik, a tápközegben a párzási típus hagyományos módszerrel végzett elemzésének több mint 90% -át képezi. ... a vegetációs időszak az ivartalan sporuláció több generációja (policiklusos betegség kialakulása). Az oosporák fontos szerepet játszanak a szervezet megőrzésében abban az időszakban, amikor nincs zöld növény (télen), valamint a palánták elsődleges fertőzésében. Ezután a nyár folyamán klonális szaporodás következik be, és az egyes klónok számának növekedése vagy éppen ellenkezőleg csökkenése következik be a nemi rekombináció eredményeként, amelyet főként az adaptáltabbak kiválasztása határoz meg. Ezért az egyes klónok aránya egy populációban az epifitotikumok elején és végén teljesen eltérő lehet.
3. A leírt ciklus jellemző a P. infestans őshonos populációira szülőföldjükön, Közép-Amerikában. A világ más területein több mint 100 éve nem ismert a nemi folyamat; a fertőzött burgonyagumók vegetatív micéliuma volt a telelő szakasz. Az életciklus teljesen agamikus volt, és a terjedés fokális jellegű volt: az egyes fertőzött ültetett gumók fertőzése átjutott a levelekre, kialakítva a betegség elsődleges gócait, amelyek egyesülhetnek a betegség hatalmas fejlődése során.
Így egyes régiókban előfordulhat, hogy a szexuális és aszexuális ciklusok váltakoznak, míg másokban csak aszexuális ciklusok zajlanak.
P. INFESTANS eredete
A P. infestans a 1991. század első felének végén jelent meg Európában. Mivel a burgonya Dél-Amerika északkeleti részén őshonos, feltételezték, hogy a parazitát a chilei salétrom fellendülésével onnan hozták Európába. A mexikói Toluca-völgyben, a Rockefeller Center burgonyaállomásán végzett vizsgálatok azonban ennek a nézetnek a felülvizsgálatára kényszerítették (Niederhauser 1993, XNUMX).
1. A Toluca-völgyben a helyi gumós burgonyafajok (Solanum demissum, S. bulbocastanum stb.) Különböző vertikális rezisztenciájú génkészletekkel rendelkeznek, magas szintű nem specifikus rezisztenciával kombinálva, ami a parazitával való hosszú együttfejlődésre utal. A dél-amerikai fajok, köztük a termőburgonya, nem rendelkeznek ellenállási génekkel.
2. A Toluca-völgyben vannak A1 és A2 párzási típusú izolátumok, amelyek következtében a P. infestans keresztezett populációja elterjedt; míg a termesztett burgonya hazájában, Dél-Amerikában a parazita klónosan terjed.
3. A Toluca-völgyben évente súlyos járványok fordulnak elő a késői sértés miatt. Ezért az észak-amerikai kutatók (Cornell Egyetem) között kialakul a Mesoamerica (Közép-Amerika) mint a burgonya fitoftóra szülőhelye véleménye (Goodwin et al., 1994).
A dél-amerikai kutatók nem osztják ezt a véleményt. Úgy vélik, hogy a termesztett burgonyának és annak parazitájának P. infestans közös hazája van - a Dél-amerikai Andokban. Molekuláris vizsgálatokkal támasztották alá álláspontjukat a mitokondriális genom (mtDNS), valamint a RAS és a β-tubulin nukleáris gének DNS-polimorfizmusainak elemzésével (Gomez-Alpizar et al., 2007). Megmutatták, hogy a világ különböző részeiről gyűjtött törzsek három eltérő ősvonalból származtak, amelyek (mindhárom) megtalálhatók a dél-amerikai Andokban. Az andoki haplotípusok két vonal leszármazottai: az ecuadori Anarrhicomenum szakaszból a vadon termő Solanaceae-n találhatók a legrégebbi mtDNS-származékok izolátumai, míg a burgonyán, a paradicsomon és a vadon élő éjjeli héjason a második vonal izolátumai gyakoriak. Tolucában még a ritka haplotípusok is csak egy nemzetségből származnak, a Toluca törzsek genetikai variabilitása (egyes változó helyek alacsony allélfrekvenciája) a legutóbbi sodródás miatt erős alapító hatást jelez.
Ezenkívül egy új P. andina fajt találtak az Andokban, morfológiailag és genetikailag hasonlóak a P. infestans-hoz, amely a szerzők szerint az Andokra mint a Phytophthora nemzetség speciációjának forró pontjára utal. Végül Európában és az Egyesült Államokban a P. infestans populáció magában foglalja mindkét andoki törzset, míg Tolucában csak egyet.
Ez a kiadvány különféle országokból érkező kutatók csoportjának válaszát váltotta ki, akik sok kísérleti munkát végeztek az előző tanulmány felülvizsgálata érdekében (Goss et al., 2014). Ebben a munkában egyrészt informatívabb mikroszatellit DNS-szekvenciákat alkalmaztunk a DNS polimorfizmusainak tanulmányozására; másodszor a klaszterezés, a migrációs útvonalak, a populációk időbeli eltérése stb. elemzésére fejlettebb modelleket alkalmaztak (F-statisztikák, Bayesi közelítések stb.), harmadszor pedig összehasonlítást alkalmaztak nemcsak a P. andina andokokkal, amelyekben hibrid természet jött létre (P. infestans x Phytophthora sp.) de a mexikói endemikus P. mirabilis, P. Ipomoeae és Phytophthora phaseoli fajokkal is, amelyek genetikailag közeli P. infestans ugyanabban a kládban szerepelnek (Kroon et al., 2012). Ezen elemzések eredményeként egyértelműen bebizonyosodott, hogy a Phytophthora nemzetség valamennyi fajának filogenetikai fájának gyökérzete, a P. andina hibrid kivételével, mexikói törzsekhez tartozik, és a migrációs áramlás iránya Mexikó - Andok, és nem fordítva, és kezdete egybeesik az európai az Új Világ gyarmatosítása (300-600 évvel ezelőtt). Így a burgonya vereségére szakosodott P. infestans fajok megjelenése a gumós solanózus növények képződésének másodlagos genetikai központjában történt, azaz Közép-Amerikában.
P. INFESTANS genomja
2009-ben egy nemzetközi tudóscsoport szekvenálta a teljes P infestans genomot (Haas és mtsai, 2009), amelynek mérete 240 MB volt. Ez többszöröse, mint a közeli rokonságban lévő P. sojae (95 Mb) fajoknak, amelyek a szójabab gyökérrothadását okozzák, és a P. Ramorum (65 Mb) olyan értékes fafajokra, mint a tölgy, a bükk és néhány más. A kapott adatok azt mutatták, hogy a genom az ismétlődő szekvenciák nagyszámú másolatát tartalmazza - 74%. A genom 17797 fehérjét kódoló gént tartalmaz, amelyek nagy része a sejtek folyamataiban részt vevő gének, beleértve a DNS-replikációt, a fehérjék transzkripcióját és transzlációját.
A Phytophthora nemzetség genomjainak összehasonlítása szokatlan genomszerveződést tárt fel, amely konzervált génszekvenciák blokkjaiból áll, amelyben a génsűrűség viszonylag magas, és az ismételt szekvenciák tartalma viszonylag alacsony, valamint az egyes régiók nem konzervált génszekvenciákkal, alacsony génsűrűséggel és magas ismétlődő régiókkal. A konzervatív blokkok az összes P. infestans fehérjét kódoló gén 70% -át (12440) teszik ki. A konzervatív blokkokon belül a gének általában szorosan helyezkednek el, átlagos intergenikus távolságuk 604 bp. A konzervatív blokkok közötti területeken az ismétlődő elemek sűrűségének növekedése miatt az intergenikus távolság nagyobb (3700 bp). A gyorsan fejlődő effektor szekréciós gének génszegény régiókban helyezkednek el.
A P. Infestans genom szekvenciaelemzése azt mutatta, hogy a genom körülbelül egyharmada transzponálható elemekhez tartozik. A P. infestans genom lényegesen több különböző transzpozoncsaládot tartalmaz, mint más ismert genom. A legtöbb P. infestans transzpozon a cigány családhoz tartozik.
A P. infestans genomjában nagyszámú specifikus géncsaládot azonosítottak a patogenezisben. Jelentős részük effektor fehérjéket kódol, amelyek megváltoztatják a gazdanövény fiziológiáját és hozzájárulnak annak fertőzéséhez. Két tág kategóriába tartoznak: az apoplasztikus effektorok, amelyek a sejtek közötti terekben hatnak (apoplasztok), és a citoplazmatikus effektorok, amelyek a haustoria révén jutnak a sejtekbe. Az apoplasztikus effektorok közé tartoznak a szekretált hidrolitikus enzimek, például proteázok, lipázok és glikozilázok, amelyek elpusztítják a növényi sejteket; a gazdanövény védekező enzimjeinek gátlói és nekrotizáló toxinok, például Nep1-szerű fehérjék (NPL) és Pcf-szerű kis ciszteinben gazdag fehérjék (SCR).
A P. infestans effektor génjei sokak és általában nagyobbak, mint a nem patogén gének. A legismertebbek az RXLR és a Crinkler (CNR) citoplazmatikus effektorok. Az oomycetes tipikus citoplazmatikus effektorai az RXLR fehérjék. Minden eddig felfedezett RXLR effektor gén tartalmazza az Arg-XLeu-Arg aminoterminális csoportot, ahol X jelentése aminosav. A vizsgálat eredményeként felvetődött, hogy a P. infestans genomban 563 RXLR gén található, ami 60% -kal több, mint a P. sojae és a P. ramorum esetében. A P. infestans genomjában az RXLR gének körülbelül fele fajspecifikus. Az RXLR effektorok sokféle szekvenciával rendelkeznek. Közülük egy nagy és 150 kis családot azonosítottak. A fő proteomtól eltérően az RXLR effektor gének általában a genom génszegény és ismétlésben gazdag régióiban találhatók. Az ezen régiók dinamizmusát meghatározó mobil elemek megkönnyítik a rekombinációt ezekben a génekben.
A citoplazmatikus CRN effektorokat eredetileg a növényi szövetek nekrózisát kiváltó peptideket kódoló P. infestans transzkriptumokban azonosították. Felfedezésük óta keveset tudtak ezen effektorok családjáról. A P. Infestans genom elemzése egy hatalmas 196 CRN géncsaládot tárt fel, amely lényegesen nagyobb, mint a P. sojae (100 CRN) és a P. ramorum (19 CRN) esetében. Az RXLR-ekhez hasonlóan a CRN-ek is moduláris fehérjék, és erősen konzervált N-terminális LFLAK doménből (50 aminosav) és egy szomszédos, különböző géneket tartalmazó DWL doménből állnak. A legtöbb CRN (60%) rendelkezik szignálpeptiddel.
Megvizsgálták a különféle CRN-ek lehetőségét a gazdanövény sejtfolyamatainak megzavarására. A növényi nekrózis elemzése során a CRN2 fehérjék eltávolítása lehetővé tette a 234 aminosavból álló C-terminális régió (173–407. Pozíció, DXG domén) azonosítását és a sejtek pusztulását okozta. A P. infestans CRN gének elemzése négy különböző C-terminális régiót tárt fel, amelyek szintén sejtpusztulást okoznak a növényen belül. Ide tartoznak az újonnan azonosított DC domének (P. Infestans 18 génnel és 49 pszeudogénnel rendelkezik), valamint a protein kinázokhoz hasonló D2 (14 és 43) és DBF (2 és 1) domének. A növényben expresszált CRN-domének fehérjéi konzerválódnak (szignálpeptidek hiányában) egy növényi sejtben, és intracelluláris mechanizmus révén serkentik a sejthalált. További 255 CRN-domént tartalmazó szekvencia valószínűleg nem génként működik.
Az RXLR és CRN effektor géncsaládok számának és méretének növekedését feltehetően nem allélikus homológ rekombináció és gén duplikáció okozta. Annak ellenére, hogy a genom nagyszámú aktív mobil elemet tartalmaz, még mindig nincs közvetlen bizonyíték az effektor gének átadására.
A népességszerkezet vizsgálatában alkalmazott módszerek
A populációk genetikai szerkezetének vizsgálata jelenleg az alkotó törzsek tiszta tenyészeteinek elemzésén alapul. A tiszta kultúrák elkülönítése nélküli populációk elemzését speciális célokra is elvégzik, például tanulmányozzák a populáció agresszivitását vagy a benne található fungicidekkel szemben rezisztens törzsek jelenlétét (Filippov et al., 2004; Derevyagina et al., 1999). Ez a fajta kutatás speciális módszerek alkalmazását foglalja magában, amelyek leírása meghaladja a felülvizsgálat kereteit. A törzsek összehasonlító elemzéséhez számos módszert alkalmaznak, mind a DNS szerkezetének elemzésén, mind a fenotípusos megnyilvánulások tanulmányozásán alapulva. A populációk összehasonlító elemzésének számos izolátummal kell megküzdenie, ami bizonyos követelményeket támaszt az alkalmazott módszerekkel szemben. Ideális esetben a következő követelményeknek kell megfelelniük (Cooke, Lees, 2004, Mueller, Wolfenbarger, 1999):
- legyen olcsó, könnyen kivitelezhető, ne igényeljen jelentős időköltségeket, az általánosan elérhető technológiákon (például PCR) kell alapulnia;
- elegendően sok független kodomináns markert kell létrehoznia;
- nagy a reprodukálhatósága;
- használja a minimális vizsgálandó szövetmennyiséget;
- legyen specifikus a szubsztrátumra (a tenyészetben lévő szennyeződés nem befolyásolhatja az eredményeket);
- ne igényeljen veszélyes eljárásokat és erősen mérgező vegyszereket.
Sajnos nincs a fenti paramétereknek megfelelő módszer. Korunkban a törzsek összehasonlító vizsgálatához a fenotípusos tulajdonságok elemzésén alapuló módszereket alkalmazzák: burgonya és paradicsom fajták virulenciája (burgonya és paradicsom fajok), párzási típus, peptidáz izoenzimek és glükóz-6-foszfát izomeráz spektrumai, valamint a DNS szerkezetének elemzése: hossz polimorfizmus restrikciós fragmens (RFLP), amelyet általában kiegészítenek egy RG 57 hibridizációs szondával, a mikroszatellit ismétlések elemzése (SSR és InterSSR), amplifikáció véletlenszerű primerekkel (RAPD), restrikciós fragmensek amplifikálása (AFLP), amplifikáció a mobil elemek szekvenciájával homológ primerekkel (például Inter SINE PCR), mitokondriális DNS haplotípusok meghatározása.
A P. Infestans-szal végzett munkában alkalmazott törzsek összehasonlító vizsgálatának rövid leírása
Fenotípusos marker tulajdonságok
"Burgonya" versenyek
A "burgonya" fajok gyakran kutatott és használt jelölők. Az „egyszerű burgonya” fajok egy génnel rendelkeznek a burgonya virulenciájához, az „összetett” gének - legalább kettő. Black és mtsai (1953), összesítve a rendelkezésükre álló adatokat, azt találták, hogy a fitoftóra faj képes megfertőzni a növényeket a P. infestans virulencia génnek / géneknek megfelelő rezisztencia génnel / génekkel, és találtak 1, 2, 3 és 4 fajokat, amelyek fertőzik a növényeket az R1, R2, R3 és R4 génekkel, azaz a parazita és a gazda közötti kölcsönhatás génenként történik. Továbbá Black - Gallegly és Malcolmson részvételével - felfedezte az R5, R6, R7, R8, R9, R10 és R11 rezisztencia géneket, valamint a megfelelő fajokat (Black, 1954; Black & Gallegly, 1957; Malcolmson & Black, 1966; Malcolmson, 1970).
A kórokozó faji összetételéről különböző régiókból széleskörű adatok állnak rendelkezésre. Ezen adatok részletes elemzése nélkül csak egy általános tendenciát jelezünk: ahol új rezisztenciagéneket vagy ezek kombinációit tartalmazó fajtákat alkalmaztak, eleinte némi gyengülés mutatkozott a késői fertőzésben, de aztán megjelentek a megfelelő virulencia-génekkel rendelkező fajok, és szelektálódtak, és a késői vakcinák kitörései újraindultak. Az első 4 rezisztenciagén (R1-R4) elleni specifikus virulenciát ritkán figyelték meg az ilyen génekkel rendelkező fajták tenyésztése előtt történő gyűjtés előtt gyűjtött gyűjteményekben, de a virulens törzsek száma meredeken nőtt, amikor a kórokozó ezeket a géneket hordozó fajtákon parazitált. Az 5-11. Gének viszont meglehetősen gyakoriak voltak a gyűjteményekben (Shaw, 1991).
A vegetációs idõszakban a különbözõ fajok arányának az 1980-as évek végén végzett vizsgálata kimutatta, hogy a betegség kialakulásának kezdetén alacsony agresszivitású klónok és 1-2 virulencia gének dominálnak a populációban.
Ezenkívül a késői vakulás kialakulásával az eredeti klónok koncentrációja csökken és a magas agresszivitású "komplex" fajok száma növekszik. Utóbbi előfordulása a szezon végére eléri a 100% -ot. A gumók tárolásakor csökken az agresszivitás és csökken az egyes virulencia gének száma. A klónpótlás dinamikája különböző fajtákban különböző módon fordulhat elő (Rybakova és Dyakov, 1990). 2000-2010-es vizsgálataink azonban azt mutatták, hogy a burgonyából és a paradicsomból izolált törzsek között az epifitotikumok kezdetétől összetett fajok találhatók. Ennek oka valószínűleg az oroszországi P. Infestans populációjának változása.
1988-1995-ig az összes vagy majdnem az összes virulencia génnel rendelkező „szuperfajták” előfordulása a különböző régiókban elérte a 70-100% -ot. Ezt a helyzetet figyelték fel például Fehéroroszországban, a leningrádi és moszkvai régióban, Észak-Oszétiában és Németországban (Ivanyuk et al., 2002a, 2002b; Polityko, 1994; Schober-Butin et al., 1995).
"Paradicsom" versenyek
A paradicsomfajtákban csak 2 késõi bless ellenálló gént találtak - Ph1 (Gallegly & Marvell, 1955) és Ph2 (Al-Kherb, 1988). Csakúgy, mint a burgonyafajták esetében, a paradicsom és a P. infestans közötti interakció génenként történik. A T0 faj megfertőzi azokat a fajtákat, amelyek nem rendelkeznek rezisztenciagénnel (az iparban használt fajták többsége), a T1 fajta Ph1 génnel (Ottawa), a T2 faj pedig Ph2 génnel.
Oroszországban szinte kizárólag T0-t találtak a burgonyán; A paradicsomon a szezon elején a T0 érvényesült, később azonban a T1 verseny váltotta fel (Dyakov et al., 1975, 1994). 2000 után a burgonya T1 sok populációban az epifitotikumok legelején kezdett el fordulni. Az Egyesült Államokban a burgonyatörzsek nem voltak patogének a paradicsomra, valamint a T0, T1 és T2 fajok, míg a paradicsomban a T1 és a T2 dominált (Vartanian & Endo, 1985; Goodwin és mtsai, 1995).
Párzási típus
A vizsgálathoz ismert (A1 és A2) párzástípusú tesztelő (referencia) törzsek szükségesek. A vizsgálati izolátumot párban beoltjuk velük Petri-csészékbe, zab-agar táptalajjal. 10 napos inkubálás után a lemezeket megvizsgáljuk, hogy a törzsek érintkezési zónájában a táptalajban vannak-e oosporák. 4 lehetőség van: a törzs az A1 párzási típusba tartozik, ha oosporákat képez az A2 teszterrel, az A2-hez, ha oosporákat képez az A1 teszterrel, az A1A2-hez, ha mindkét tesztelővel oosporákat képez, vagy steril (00), ha nem képez oosporákat tesztelő nélkül (az utolsó két csoport ritka).
A párzási típusok gyorsabb meghatározása érdekében megkísérelték meghatározni a párzás típusához kapcsolódó genom régióit, azzal a céllal, hogy további felhasználásukkal meghatározzák a párosítás típusát PCR-rel. Az egyik első sikeres kísérletet egy ilyen helyszín azonosítására amerikai kutatók végezték (Judelson et al., 1995). Az RAPD módszer segítségével képesek voltak azonosítani a párosodás típusához kapcsolódó W16 régiót két keresztezett izolátum utódaiban, és amplifikálásához megtervezni egy pár 24 bp méretű primert (W16-1 (5'-AACACGCACAAGGCATATAAATGTA-3 ') és W16-2 (5') -GCGTAATGTAGCGTAACAGCTCTC-3 ') A PCR-termék HaeIII restrikciós enzimmel történő restrikciója után lehetővé vált az A1 és A2 párosítással rendelkező izolátumok szétválasztása.
Koreai kutatók újabb kísérletet tettek a párosodás típusainak meghatározására PCR-markerek megszerzésére (Kim, Lee, 2002). Az AFLP módszerrel meghatározott termékeket azonosítottak. Ennek eredményeként egy pár primert PHYB-1 (előre) (5'-GATCGGATTAGTCAGACGAG-3 ') és PHYB-2 (5'-GCGTCTGCAAGGCGCATTTT-3') fejlesztettek ki, lehetővé téve az A2 párzási típushoz társított genom régió szelektív amplifikációját. Ezt követően folytatták ezt a munkát, és 5 'AAGCTATACTGGGACAGGGT-3' (INF-1, előre) és 5'-GCGTTCTTTCGTATTACCAC-3 '(INF-2) primereket terveztek, lehetővé téve a Mat-A1 régió szelektív amplifikációját, a párzási típusú törzsekre jellemző A1. A párzási típusok PCR-diagnosztikájának alkalmazása jó eredményeket hozott a P. infestans populációinak tanulmányozása során Csehországban (Mazakova et al., 2006), Tunéziában (Jmour, Hamada, 2006) és más régiókban. Laboratóriumunkban (Mytsa, Elansky, nem publikált) Oroszország különböző régióiban (Kostroma, Ryazan, Astrakhan és Moszkva régióiban) 34 burgonya és paradicsom érintett szervéből izolált P. infestans törzset elemeztünk. A specifikus primereket alkalmazó, több mint 90% -os PCR-elemzés eredményei egybeesnek a párzási típus hagyományos módszerrel, tápanyag-tápközegen végzett elemzésének eredményeivel.
1. táblázat: A rezisztencia változékonysága a Sib 1 klónon belül (Elansky et al., 2001)
Mintagyűjtés helye | Az elemzett izolátumok száma | Érzékeny (S), gyengén ellenálló (SR) és rezisztens (R) törzsek száma, db (%) | ||
S | SR | R | ||
G. Vlagyivosztok | 10 | 1 (10) | 4 (40) | 5 (50) |
G. Chita | 5 | 0 | 0 | 5 (100) |
Irkutszk | 9 | 9 (100) | 0 | 0 |
G. Krasznojarszk | 13 | 12 (92) | 1 (8) | 0 |
Jekatyerinburg város | 15 | 8 (53) | 1 (7) | 6 (40) |
O. Szahalin | 66 | 0 | 0 | 66 (100) |
Omszki régió | 18 | 0 | 0 | 18 (100) |
Metalaxyl-rezisztencia mint populációs marker
Az 1980-as évek elején a metalaxil-rezisztens P. infestans törzsek által okozott késői blace kitöréseket figyelték meg a különböző régiókban. Sok ország burgonyafarmjai jelentős veszteségeket szenvedtek el (Dowley & O'Sullivan, 1981; Davidse et al., 1983; Derevyagina, 1991). Azóta a világ számos országában folyamatosan figyelik a fenilamid-rezisztens törzsek előfordulását a P. infestans populációkban. A fenilamidot tartalmazó gyógyszerek alkalmazásának kilátásainak gyakorlati értékelése, a védelmi intézkedések rendszerének kiépítése és az epiphytoties előrejelzése mellett az ezen gyógyszerekkel szembeni rezisztencia az egyik olyan markertulajdonság lett, amelyet széles körben használnak e kórokozó populációinak összehasonlító elemzéséhez. A metalaxil-rezisztencia alkalmazását azonban összehasonlító populációs vizsgálatokban kell elvégezni, figyelembe véve azt a tényt, hogy: 1 - a rezisztencia genetikai alapját még nem határozták meg pontosan, 2 - a metalaxil-rezisztencia szelektíven függő tulajdonság, amely a fenilamidok használatától függően változhat, 3 - különböző a metalaxil törzsekkel szembeni érzékenység mértéke egy klonális vonalon belül (1. táblázat).
Izozimok spektrumai
Az izozim markerek általában függetlenek a külső körülményektől, mutatják a mendeli örökséget és kodominánsak, lehetővé téve a homo- és heterozigóták megkülönböztetését. A fehérjék génmarkerként történő felhasználása lehetővé teszi a genetikai anyag nagy átszervezéseinek azonosítását, ideértve a kromoszómális és genomiális mutációkat, valamint az egyszeri aminosav-szubsztitúciókat.
A fehérjék elektroforetikus vizsgálata kimutatta, hogy a legtöbb enzim az organizmusokban több, az elektroforetikus mobilitástól eltérő frakció formájában létezik. Ezek a frakciók az enzimek több formájának különböző lokuszok (izozimek vagy izozimek) vagy ugyanazon lokusz különböző alléljai (allozimek vagy alloenzimek) által történő kódolásának eredményei. Vagyis az izozimek egy enzim különböző formái. Különböző formák azonos katalitikus aktivitással bírnak, de kissé eltérnek a peptidben levő és a töltésben lévő egy aminosav-szubsztitúcióktól. Az ilyen különbségek az elektroforézis során derülnek ki.
A P. infestans törzsek vizsgálata során két fehérje, a peptidáz és a glükóz-6-foszfát izomeráz izoenzimjeinek spektrumát alkalmazzák (ez az enzim orosz populációkban monomorf, ezért vizsgálatának módszereit ebben a munkában nem mutatjuk be). Elektromos mezőben izozimokká történő szétválasztásuk érdekében a vizsgált organizmusokból izolált fehérje készítményeket egy elektromos mezőbe helyezett géllemezre viszik fel. Az egyes fehérjék diffúziós sebessége a gélben a töltéstől és a molekulatömegtől függ, ezért elektromos térben a fehérjék keverékét külön frakciókra választják szét, amelyeket speciális festékekkel lehet megjeleníteni.
A peptidáz izoenzimek vizsgálatát cellulóz-acetát, keményítő vagy poliakrilamid géleken végzik. A legkényelmesebb a Helena Laboratories Inc. által gyártott cellulóz-acetát gélek alkalmazásán alapuló módszer. Nem igényel nagy mennyiségű vizsgálati anyagot, lehetővé teszi, hogy mindkét enzim lokusz esetében elektroforézis után kontrasztos sávok jöjjenek létre a gélen, megvalósítása nem igényel nagy idő- és anyagköltségeket (2. ábra).
Egy kis darab micéliumot viszünk át egy 1,5 ml-es mikrocsőbe, 1-2 csepp desztillált vizet adunk hozzá. Ezt követően a mintát homogenizáljuk (például egy mikrotömlőhöz alkalmas műanyag csatlakozóval ellátott elektromos fúróval), és 25 másodpercig ülepítjük centrifugán 13000 fordulat / perc sebességgel. 8 μl mindegyik mikrocsőből. a felülúszót átvisszük az applikátorlemezre.
A cellulóz-acetát gélt eltávolítjuk a puffertartályból, két szűrőpapírlap közé beöntjük, és a munkaréteggel együtt az applikátor műanyag alapjára helyezzük. A lemezről kapott oldatot az applikátor 2-4 alkalommal átviszi a gélre. A gélt átvisszük egy elektroforézis kamrába,
2. táblázat: A cellulóz-acetát gél festésére használt oldat összetétele a peptidáz izoenzimek elemzése során egy csepp festéket (bróm-fenol-kék) helyezünk a gél szélére.
TRIS HCl, 0,05 M, Ph 8,0, 2 ml
Peroxidáz, 1000 E / ml, 5 csepp
o-dianizidin, 4 mg / ml 8 csepp
MgCl2, 20 mg / ml 2 csepp
Gly-Leu, 15 mg / ml 10 csepp
L-aminosav-oxidáz, 20 u / ml, 2 csepp
Az elektroforézist 20 percig végezzük. Elektroforézis után a gélt egy festőasztalra helyezzük, és speciális festékoldattal festjük (200. táblázat). 2 ml 10% DIFCO agart előzetesen megolvasztunk mikrohullámú sütőben, 1,6 ° C-ra hűtjük, majd 60 ml agart festékkeverékkel összekeverünk és a gélre öntjük. A csíkok 2-15 percen belül megjelennek. Az L-aminosav-oxidáz-reagenst közvetlenül az oldat olvadt agarral való összekeverése előtt adjuk hozzá.
Az orosz populációkban a Pep 1 lokuszt 100/100 és 92/100 genotípus képviseli. A Homozigóta 92/92 rendkívül ritka (kb. 0,1%). A Locus Rehr 2-t három 100/100, 100/112 és 112/112 genotípus képviseli, és mindhárom variáns meglehetősen gyakori (Elanky és Smirnov, 3, 2003. ábra).
Genomkutatás
A restrikciós fragmens hosszának polimorfizmusa az ezt követő hibridizációval (RFLP-RG 57)
A teljes DNS-t EcoR1 restrikciós enzimmel kezeljük, a DNS-fragmenseket elektroforézissel választjuk el agarózgélben. A nukleáris DNS nagyon nagy és sok ismétlődő szekvenciával rendelkezik, ezért nehéz közvetlenül elemezni a restrikciós enzimek hatására kapott számos fragmenst. Ezért a gélben elválasztott DNS-fragmenseket egy speciális membránra viszik át, és hibridizációra használják az RG 57 próbával, amely radioaktív vagy fluoreszcens jelekkel jelölt nukleotidokat tartalmaz. Ez a szonda ismétlődő genomi szekvenciákkal hibridizál (Goodwin és mtsai., 1992, Forbes és mtsai., 1998). A fény- vagy radioaktív anyagon végzett hibridizáció eredményeinek vizualizálása után több lokuszos hibridizációs profilt (ujjlenyomatot) kapunk, amelyet 25-29 fragmentum képvisel (Forbes et al., 1998). Az nemi (klonális) utódok profilja azonos lesz. Az elektroforetogramon található sávok elrendezését használják az összehasonlított organizmusok hasonlóságainak és különbségeinek megítélésére.
Mitokondriális DNS haplotípusok
A legtöbb eukarióta sejtben az mtDNS kettős szálú kör alakú DNS-molekula formájában jelenik meg, amely az eukarióta sejtek magkromoszómáival ellentétben félkonzervatív módon replikálódik, és nem kapcsolódik fehérjemolekulákhoz.
A P. infestans mitokondriális genomját szekvenáltuk, és számos munkát szenteltünk a restrikciós fragmensek hosszának elemzésére (Carter és mtsai, 1990, Goodwin, 1991, Gavino, Fry, 2002). Miután Griffith és Shaw (1998) kifejlesztett egy egyszerű és gyors módszert az mtDNS haplotípusok meghatározására, ez a marker a P. Infestans-vizsgálatok egyik legnépszerűbbé vált. A módszer lényege két mitokondriális DNS-fragmens (a közös genomból származó) F2-R2 és F4-R4 (3. táblázat) és ezek későbbi restrikciója MspI (1. fragmens) és EcoRI (1. fragmens) restrikciós enzimekkel. A módszer lehetővé teszi 2 haplotípus azonosítását: Ia, IIa, Ib, IIb. A II. Típus abban különbözik az I. típustól, hogy 4 bp méretű inszertet tartalmaz, és a restrikciós helyek eltérő helyen vannak a P1881 és P2 régióban (4. ábra).
1996 óta az Oroszország területén gyűjtött törzsek közül csak az Ia és IIa haplotípusokat figyelték meg (Elansky et al., 2001, 2015). A restrikciós termékeket az F2-R2 primerrel elektromos mezőben elválasztva lehet azonosítani (4., 5. ábra). Az mtDNS típusait a törzsek és populációk összehasonlító elemzésében használják. Számos vizsgálatban a mitokondriális DNS típusait alkalmazták a klonális vonalak izolálására és a P. infestans izolátumok passzportizálására (Botez et al., 2007; Shein et al., 2009). A PCR-RFLP módszerrel arra a következtetésre jutottak, hogy az mtDNS heterogén ugyanabban a P. infestans törzsben (Elansky és Milyutina, 2007). Amplifikációs körülmények: 1x (500 mp. 94 ° C), 40x (30 mp. 90 ° C, 30 mp. 52 ° C, 90 mp. 72 ° C); 1x (5 perc. 72 ° C). Reakcióelegy: (20 μl): 0,2 U Taq DNS-polimeráz, 1x 2,5 mM MgCl2-Taq puffer, 0,2 mM dNTP, 30 pM primer és 5 ng elemzett DNS, ionmentes víz - 20 μl-ig.
A PCR-terméket korlátozzuk 4-6 órán át 37 ° C hőmérsékleten. Restrikciós keverék (20 μl): 10x MspI (2 μl), 10x restrikciós puffer (2 μl), ioncserélt víz (6 μl), PCR termék (10 μl).
3. táblázat: Az mtDNS polimorf régióinak amplifikálásához használt primerek
Locus | alapozó | Alapozás hossza és elhelyezése | PCR termék hossza | Restrictase |
---|---|---|---|---|
P2 | F2: 5'- TTCCCTTTGTCCTCTACCGAT | 21; 13619-13639 | 1070 | MspI |
R2: 5'- TTACGGCGGTTTAGCACATACA | 22; 14688-14667 | |||
P4 | F4: 5'- TGGTCATCCAGAGGTTTATGTT | 22; 9329-9350 | 964 | EcoRI |
R4: 5 – CCGATACCGATACCAGCACCAA | 22; 10292-10271 |
Véletlenszerű primer amplifikáció (RAPD)
Az RAPD végrehajtása során egy primert (néha egyszerre több primert) használnak tetszőleges, általában 10 nukleotid hosszúságú nukleotidszekvenciával, magas GC-nukleotidtartalommal (50% -tól) és alacsony hőkezelési hőmérséklettel (kb. 35 ° C). Az ilyen primerek a genom számos kiegészítő helyén „landolnak”. Az amplifikáció után nagyszámú amplikon érkezik. Számuk az alkalmazott primer (ek) től és a reakció körülményeitől (MgCl2 koncentráció és izzítási hőmérséklet) függ.
Az amplikonok vizualizációját poliakrilamidban vagy agaróz gélben végzett desztillációval hajtjuk végre. Az RAPD elemzés során gondosan figyelemmel kell kísérni az elemzett anyag tisztaságát, mert a más élő tárgyakkal való szennyeződés jelentősen megnövelheti a műtárgyak számát, amelyek a tiszta anyag elemzésében meglehetősen sokak (Perez és mtsai, 1998). Ennek a módszernek a P. infestans genomjának tanulmányozása során számos munkája tükröződik (Judelson, Roberts, 1999, Ghimire et al., 2002, Carlisle et al., 2001). A reakciókörülmények és a primerek kiválasztását (51 db 10 nukleotidos primert vizsgáltak) Abu-El Samen és munkatársai (2003) cikkében közöljük.
Mikroszatellit ismételt elemzés (SSR)
A mikroszatellit ismétlések (egyszerű szekvenciaismétlések, SSR) az összes eukarióta nukleáris genomjában jelen lévő 1-3 (néha legfeljebb 6) nukleotid rövid szekvenciáit tandemszerűen ismételgetik. Az egymást követő ismétlések száma 10 és 100 között változhat. A mikroszatellit lokuszok meglehetősen nagy gyakorisággal fordulnak elő, és nagyjából egyenletesen oszlanak el a genomban (Lagercrantz és mtsai., 1993). A mikroszatellit szekvenciák polimorfizmusa az alapmotívum ismétlődéseinek számában mutatkozó különbségekkel jár. A mikroszatellit markerek kodominánsak, ami lehetővé teszi őket egy populáció szerkezetének elemzésére, a rokonság, a genotípusok vándorlási útvonalainak stb. Ezen markerek egyéb előnyei mellett meg kell jegyezni magas polimorfizmusukat, jó reprodukálhatóságukat, semlegességüket és az automatikus elemzés és kiértékelés képességét. A mikroszatellit ismétlések polimorfizmusának elemzését PCR-amplifikációval hajtjuk végre primerekkel, amelyek kiegészítik a mikroszatellit lókuszokat kísérő egyedi szekvenciák komplementereit. Kezdetben az elemzést a reakciótermékek elválasztásával végeztük poliakrilamid gélen. Később az Applied Biosystems munkatársai javasolták fluoreszcensen jelölt primerek alkalmazását a reakciótermékek detektálására automatikus lézeres detektorral (Diehl és mtsai., 1990), majd szabványos automatikus DNS-szekvenátorokkal (Ziegle és mtsai., 1992). Az alapozók különböző fluoreszcens festékekkel történő felcímkézése lehetővé teszi, hogy egyszerre több markert elemezzen egy sávon, és ennek megfelelően jelentősen növelje a módszer termelékenységét és növelje az elemzés pontosságát.
Az első publikációk, amelyek az SSR-elemzés felhasználására irányultak a P. infestans vizsgálatához, a 2000-es évek elején jelentek meg. (Knapova, Gisi, 2002). A szerzők által javasolt markerek közül nem mindegyik mutatott kellő mértékű polimorfizmust, azonban ezek közül kettő (4B és G11) bekerült a Lees és mtsai (12) által javasolt 2006 SSR-markoló készletbe, amelyet később az Eucablight kutatási hálózat (www.eucablight) fogadott el .org) a P. infestans standardjaként. Néhány évvel később tanulmányt tettek közzé a P. infestans DNS multiplex analízisére szolgáló rendszer létrehozásáról nyolc SSR marker alapján (Li et al., 2010). Végül, miután értékelte az összes korábban javasolt markert és kiválasztotta a leginformatívabbakat, valamint optimalizálta a primereket, a fluoreszcens jelöléseket és az amplifikációs körülményeket, ugyanaz a szerzőcsoport bemutatta az egylépéses multiplex-analízis rendszerét, amely 12 markert tartalmazott (4. táblázat; Li et al. , 2013a). Az ebben a rendszerben használt primereket kiválasztottuk és négy fluoreszcens marker (FAM, VIC, NED, PET) egyikével jelöltük, hogy az azonos jelöléssel ellátott primerek allélméretének tartományai ne fedjék egymást.
A szerzők PTC200 erősítőn (MJ Research, USA) végezték az elemzést QIAGEN multiplex PCR készletek vagy QIAGEN Typeit Microsatellite PCR készletek felhasználásával. A reakcióelegy térfogata 12.5 μl volt. Az amplifikációs körülmények a következők voltak: QIAGEN multiplex PCR esetén: 95 ° C (15 perc), 30x (95 ° C (20 s), 58 ° C (90 s), 72 ° C (60 s), 72 ° C (20 perc); QIAGEN Type-it Microsatellite PCR esetében: 95 ° C (5 perc), 28x (95 ° C (30 sec), 58 ° C (90 sec), 72 ° C (20 sec), 60 ° C (30 perc).
A PCR-termékek elválasztását és vizualizálását ABI3730 automatikus kapilláris DNS-analizátorral (Applied Biosystems) végeztük.
4. táblázat: A P. Infestans genotipizálásához használt 12 standard SSR marker jellemzői (Li et al., 2013a)
Név | Az allélok száma | Mérettartományban allélek (bp) | Alapozók |
PiG11 | 13 | 130-180 | F: NED-TGCTATTTATCAAGCGTGGG R: GTTTTCAATCTGCAGCCGTAAGA |
ft02 | 4 | 255-275 | F: NED-ACTTGCAGAACTACCGCCC R: GTTTGACCACTTTCCTCGGTTC |
PinfSSR11 | 4 | 325-360 | F: NED-TTAAGCCACGACATGAGCTG R: GTTTAGACAATTGTTTTGTGGTCGC |
D13 | 16 | 100-185 | FAM-TGCCCCCTGCTCACTC R: GCTCGAATTCATTTTCAGACTTG |
PinfSSR8 | 4 | 250-275 | FAM-AATCTGATCGCAACTGAGGG R: GTTTACAAGATACACACGTCGCTCC |
PinfSSR4 | 7 | 280-305 | FAM-TCTTGTTCGAGTATGGCGACG R: GTTTCACTTCGGGAGAAAGGCTTC |
ft04 | 4 | 160-175 | F: VIC-AGCGGCTTACCGATGG R: GTTTCAGAGGGCTGTTTCGAC |
ft70 | 3 | 185-205 | F: VIC-ATGAAAATACGTCAATGCTCG R: CGTTGGATATTTCTATTTCTTCG |
PinfSSR6 | 3 | 230-250 | F: GTTTTGGTGGGGCTGAAGTTTT R: VIC-TCGCCAAAGATTTATTCCG |
ft63 | 3 | 265-280 | F: VIC-ATGACGAAGATGAAAGTGAGG R: CGTATTTTCCTGTTTATCTAACACC |
PinfSSR2 | 3 | 165-180 | F: PET-CGACTTCTACATCAACCGGC R: GTTGCTTGGACTGCGTCTTTAGC |
Pi4B | 5 | 200-295 | F: PET-AAAATAAAGCCTTTGGTTCA R: GCAAGCGAGGTTTGTAGATT |
Az elemzési eredmények vizualizálására mutat be egy példát. 6. Az eredményeket a GeneMapper 3.7 szoftver segítségével elemeztük, összehasonlítva a kapott adatokat ismert izolátumok adataival. Az elemzési eredmények értelmezésének megkönnyítése érdekében minden vizsgálatba 1-2 ismert genotípusú referencia izolátumot kell beiktatni.
A javasolt kutatási módszert jelentős számú helyszíni mintán tesztelték, majd a szerzők két szervezet, a The James Hutton Institute (Egyesült Királyság) és a Wageningen University & Research (Hollandia) laboratóriumai között egységesítették a protokollokat, amelyek a szabványos FTA-kártyák egyszerűsített egyszerűsítésének lehetőségével együtt A P. infestans DNS-minták összegyűjtése és szállítása lehetővé tette a fejlesztés kereskedelmi felhasználásának lehetőségét. Ezenkívül a P. infestans izolátumok gyors és pontos módszere multiplex SSR analízissel lehetővé tette e kórokozó populációinak szabványosított vizsgálatának globális szintű lefolytatását, valamint az Eucablight projekt (www.eucablight.org) keretében a késői vakhatás világszintű adatbázisának létrehozását. , beleértve a mikroszatellit-elemzés eredményeit, lehetővé tette az új genotípusok megjelenésének és elterjedésének nyomon követését az egész világon.
Amplifikált restrikciós fragmens hossza polimorfizmus (AFLP). Az AFLP (amplifikált fragmens hosszúságú polimorfizmus) egy technológia véletlenszerű molekuláris markerek előállítására specifikus primerek alkalmazásával. Az AFLP-ben a DNS-t két restrikciós enzim kombinációjával kezeljük. Specifikus adaptereket ligálunk a restrikciós fragmensek ragacsos végeihez.
Ezeket a fragmenseket ezután az adapter szekvenciának és a restrikciós helynek komplementer primerek alkalmazásával amplifikáljuk, és 3 'végén egy vagy több véletlenszerű bázist hordozunk. A kapott fragmenskészlet restrikciós enzimektől és véletlenszerűen kiválasztott nukleotidoktól függ a primerek 3'-végén (Vos és mtsai., 1995). Az AFLP - a genotipizálást a különböző szervezetek genetikai variációinak gyors tanulmányozására használják.
A módszer részletes leírását Mueller, Wolfenbarger, 1999, Savelkoul et al., 1999 munkái adják. Kínai kutatók sok munkát végeztek az AFLP és az SSR módszerek felbontásának összehasonlításában. Észak-Kína öt régiójában összegyűjtött 48 P. infestans izolátum fenotípusos és genotípusos jellemzőit vizsgálták. Az AFLP spektrumok alapján nyolc különböző DNS-genotípust azonosítottak, ellentétben az SSR-genotípusokkal, amelyeknél nem mutattak ki diverzitást (Guo et al., 2008).
Amplifikáció a mobil elemek szekvenciájával homológ primerekkel
A retrotranszpozonok szekvenciáiból származó markerek nagyon alkalmasak a genetikai feltérképezésre, a genetikai sokféleség és az evolúciós folyamatok tanulmányozására (Schulman, 2006). Ha a primereket bizonyos mobil elemek stabil szekvenciáinak kiegészítésére készítik, akkor lehetséges a közöttük elhelyezkedő genom régiók amplifikálása. A késői blace kórokozójának vizsgálata során sikeresen alkalmazták a genomrégiók amplifikálásának módszerét a SINE (Short Interspersed Nuclear Elements) retroazon magszekvenciájának komplementer primer alkalmazásával (Lavrova és Elansky, 2003). E módszer alkalmazásával még egy izolátum ivartalan utódainál is kiderültek a különbségek. E tekintetben arra a következtetésre jutottak, hogy az inter - SINE - PCR módszer nagyon specifikus, és a SINE elemek mozgásának sebessége a Phytophthora genomban magas.
A P. infestans genomjában 12 rövid retrotranszpozon (SINE) családot azonosítottak; a rövid retrotranszpozonok faji megoszlását vizsgálták; feltárták azokat az elemeket (SINE), amelyek csak a P. infestans genomjában találhatók (Lavrova, 2004).
A törzsek összehasonlító vizsgálati módszereinek populációs vizsgálatokban történő alkalmazásának jellemzői
A vizsgálat megtervezésekor egyértelműen meg kell érteni a kitűzött célokat és a megfelelő módszereket kell alkalmazni. Tehát egyes módszerek lehetővé teszik nagyszámú független marker jel előállítását, ugyanakkor alacsony reprodukálhatósággal rendelkeznek, és erősen függenek az alkalmazott reagensektől, reakciókörülményektől és a vizsgált anyag szennyezettségétől. Ezért a törzsek csoportjának minden egyes vizsgálatakor több standard (referencia) izolátumot kell használni, de még ebben az esetben is több kísérlet eredményét nagyon nehéz kombinálni.
Ez a módszercsoport magában foglalja a RAPD, az AFLP, az InterSSR, az InterSINE PCR-t. Az amplifikációt követően nagyszámú, különböző méretű DNS-fragmenst kapunk. Célszerű ilyen technikákat alkalmazni, ha a szorosan rokon törzsek (szülő utódok, vad típusú mutánsok stb.) Közötti különbségek megállapítására van szükség, vagy olyan esetekben, amikor egy kis minta részletes elemzésére van szükség. Így az AFLP módszert széles körben alkalmazzák a P. infestans genetikai feltérképezésében (van der Lee és mtsai., 1997), valamint az intrapopulációs vizsgálatokban (Knapova, Gisi, 2002, Cooke és mtsai, 2003, Flier és mtsai, 2003). Az ilyen módszereket nem célszerű használni a törzsek adatbázisainak létrehozásakor, mivel gyakorlatilag lehetetlen egységesíteni az eredmények könyvelését, amikor elemzéseket végeznek a különböző laboratóriumokban.
A végrehajtás látszólagos egyszerűsége és sebessége (a DNS-izolálás jó tisztítás nélkül, amplifikáció, az eredmények megjelenítése nélkül) ellenére ez a módszercsoport speciális módszer alkalmazását követeli meg az eredmények dokumentálásához: desztilláció poliakrilamid-gélben jelzett (radioaktív vagy lumineszcens) primerekkel, majd ezt követő fény- vagy radioaktív anyagoknak való kitettség. A hagyományos etídium-bromid-agaróz gél képalkotás általában nem alkalmas ezekre a módszerekre, mert nagyszámú, különböző méretű DNS-fragmens összeolvadhat.
Más módszerek éppen ellenkezőleg, nagyon sok reprodukálhatóságukkal lehetővé teszik kis számú tulajdonság előállítását. Ebbe a csoportba tartozik a mitokondriális DNS haplotípusainak vizsgálata (Oroszországban csak két Ia és IIa haplotípust jegyeznek fel), a párzási típus (a legtöbb izolátum 2 típusra oszlik: A1 és A2, öntermékeny SF ritkán található meg) és a peptidáz izozim spektrumok (két Pep1 és Pep2 lokusz) , amelyek egyenként két izozimból állnak) és a glükóz-6-foszfát izomerázból (Oroszországban ennek a tulajdonságnak nincs változékonysága, bár a világ más országaiban jelentős polimorfizmus figyelhető meg). Célszerű ezeket a szolgáltatásokat használni a gyűjtemények elemzésénél, a regionális és globális adatbázisok összeállításánál. A mitokondriális DNS izozimjeinek és haplotípusainak elemzése esetén egyáltalán meg lehet tenni a standard törzseket, míg a párzási típusok elemzéséhez két ismert párzási típusú teszt izolátumra van szükség.
A reakciókörülmények és a reagensek csak a termék kontrasztját befolyásolhatják az elektroforetogramon; a műtermékek megnyilvánulása ilyen típusú vizsgálatokban nem valószínű.
Jelenleg Oroszország európai részén a populációk többségét mindkét párzási típus törzse képviseli (6. táblázat), közöttük vannak a mitokondriális DNS Ia és IIa típusú izolátumai (a világon talált más típusú mtDNS-t 1993 után Oroszországban nem találtak). A peptidáz izozimok spektrumát két genotípus képviseli a Pep1 lokuszban (100/100, 92/92 és heterozigóta 92/100, és a 92/92 genotípus rendkívül ritka (<0,3%)), és két genotípus a Pep 2 lokuszban (100/100 , A 112/112 és a heterozigóta 100/112, a 112/112 genotípus ritkábban fordul elő 100/100-nál, de meglehetősen gyakran is).
A glükóz-6-foszfát-izomeráz izoenzimek spektrumában 1993 után nem volt változékonyság (az US-1 klonális vonal eltűnése), valamennyi vizsgált izolátum 100/100-as genotípusú volt (Elansky és Smirnov, 2002).
A módszerek harmadik csoportja lehetővé teszi a független marker tulajdonságok elegendő csoportjának megszerzését, nagy reprodukálhatósággal. Ma ebbe a csoportba tartozik az RFLP-RG57 szonda, amely 25-29 különböző méretű DNS-fragmenst állít elő. Az RFLP-RG57 használható mind a minták elemzéséhez, mind az adatbázisok összeállításához. Ez a módszer azonban jóval drágább, mint az előzőek, időigényes és kellően nagy mennyiségű, nagymértékben tisztított DNS-t igényel. Ezért a kutató kénytelen korlátozni a tesztelt anyag térfogatát.
Az RFLP-RG57 fejlődése a múlt század 90-es éveinek elején jelentősen felerősítette a késői fáklya kórokozójának populációs tanulmányait. A "Clonal vonalak" kiválasztásán és elemzésén alapuló módszer alapjává vált (lásd alább). Az RFLP-RG57 mellett a párzási típus, a DNS ujjlenyomat-felvétele (RFLP-RG57 módszer), a peptidáz és a glükóz-6-foszfát-izomeráz izoenzimek spektruma és a mitokondriális DNS-típus használható a klonális vonalak azonosítására. Neki köszönhetően megmutatták al., 1994), a régi populációk újakkal való helyettesítését (Drenth és mtsai, 1993, Sujkowski és mtsai, 1994, Goodwin és mtsai, 1995a), valamint azonosították a világ számos országában uralkodó klónvonalakat. Az orosz törzsek ezen módszerrel végzett vizsgálata az európai rész törzseinek magas genotípusos polimorfizmusát, valamint Oroszország ázsiai és távol-keleti részeinek populációinak monomorfizmusát mutatta (Elansky és mtsai, 2001). És most ez a módszer marad a fő a P. infestans populációs vizsgálataiban. Széles elterjedését azonban akadályozza a végrehajtás meglehetősen magas költsége és munkaigénye.
Egy másik ígéretes technika, amelyet ritkán alkalmaznak a P. infestans vizsgálatokban, a mikroszatellit ismétlés (SSR) elemzése. Jelenleg ezt a módszert széles körben használják a klonális vonalak izolálására. A törzsek elemzéséhez olyan fenotípusos markertulajdonságokat, mint a virulencia gének jelenléte a burgonyafajtáknál (Avdey, 1995, Ivanyuk és mtsai, 2002, Ulanova és mtsai, 2003), valamint a paradicsomot széles körben alkalmazták (és továbbra is használják). Mára a burgonyafajtákkal szembeni virulencia génjei elveszítették a populációs vizsgálatok marker tulajdonságát, mivel az izolátumok túlnyomó többségében a virulencia gének maximális (vagy ahhoz közeli) száma jelentkezett. Ugyanakkor a megfelelő Ph1 gént hordozó paradicsomfajták T1 virulencia génjét továbbra is sikeresen alkalmazzák marker tulajdonságként (Lavrova et al., 2003; Ulanova et al., 2003).
Számos műben a fungicidekkel szembeni rezisztenciát használják marker tulajdonságként. Ez a tulajdonság nem kívánatos a populációs vizsgálatokban, mivel a metalaxil- (vagy mefenoxam-tartalmú) fungicidek terepen történő alkalmazása után a klónvonalakban a rezisztencia mutációk meglehetősen könnyen megjelennek. Például szignifikáns különbségeket mutattak ki az ellenállás szintjében a Sib1 klónvonalon belül (Elansky és mtsai, 2001).
Tehát a párzási típus, a peptidáz izozim spektrum, a mitokondriális DNS típus, az RFLP-RG57, az SSR az előnyös markerek az adatbankok létrehozásához és a törzsek gyűjteményekben történő jelöléséhez. A korlátozott minták összehasonlításához használhatja az AFLP, RAPD, InterSSR, Inter-SINE PCR elemeket, ha a maximális számú marker funkciót kell használni (5. táblázat). Emlékeztetni kell azonban arra, hogy ezek a módszerek gyengén reprodukálhatók, és minden egyes kísérletben (amplifikációs elektroforézis ciklus) több referencia izolátumot kell használni.
5. táblázat: A törzsek különböző kutatási módszereinek összehasonlítása P. infestans
kritérium | TC | Isofer zsaruk | MtDNS | RFLP-RG57 | RAPD | ISSR | SSR | AFLP | Fordulat |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Információ mennyisége | Н | Н | Н | С | В | В | С | В | В |
Reprodukálhatóság | В | В | В | В | Н | Н | С | С | С |
Műtárgyak lehetősége | Н | Н | Н | Н | В | С | Н | С | В |
Költség | Н | С | Н | В | Н | Н | Н | С | Н |
Munkaerő-intenzitás | Н | Н | Н | В | NS * | NS * | Н | С | NS * |
Elemzési sebesség ** | В | Н | Н | С | Н | Н | Н | Н | Н |
Megjegyzés: H - alacsony, C - közepes, B - magas; НС * - a munka intenzitása alacsony agaróz gél vagy automata használatakor
genotípus, közepes - desztillációval poliakrilamid gélben, jelzett primerekkel,
** - nem számítva a micélium DNS-izolálás céljából történő növesztésére fordított időt.
A népesség szerkezete
Klonális vonalak
Rekombináció hiányában vagy annak jelentéktelen hozzájárulása a populáció szerkezetéhez a populáció bizonyos számú klónból áll, amelyek között a genetikai cserék rendkívül ritkák.
Az ilyen populációkban informatívabb, ha nem az egyes gének frekvenciáit, hanem a közös eredetű (klonális vonalak vagy klonális vonalak) genotípusok frekvenciáit vizsgálják, amelyek csak pontmutációkban különböznek egymástól. A késői blace kórokozó populációs vizsgálata és a klonális vonalak elemzése jelentősen felgyorsult az RFLP-RG57 módszer megjelenése óta a múlt század 90-es évek elején. Az RFLP-RG57 mellett a párosodás típusát, a peptidáz és a glükóz-6-foszfát-izomeráz izoenzimek spektrumát és a mitokondriális DNS-t használják a klonális vonalak azonosítására. A leggyakoribb klonális vonalak jellemzőit a 6. táblázat mutatja.
Az USA-1 klón az 80-as évek végéig mindenütt uralta a populációt, ezt követően más klónokkal helyettesíteni kezdte, és eltűnt Európából és Észak-Amerikából. Mára megtalálható a Távol-Keleten (Fülöp-szigetek, Tajvan, Kína, Japán, Korea, Koh et al., 1994, Mosa és mtsai, 1993), Afrikában (Uganda, Kenya, Ruanda, Goodwin és mtsai, 1994, Vega-Sanchez et. al., 2000; Ochwo és mtsai, 2002), valamint Dél-Amerikában (Ecuador, Brazília, Peru, Forbes és mtsai, 1997, Goodwin és mtsai, 1994). Csak Ausztráliában nem azonosítottak az US-1 vonalhoz tartozó törzseket. Nyilvánvalóan a P. infestans izolátumok újabb migrációs hullámmal érkeztek Ausztráliába (Goodwin, 1997).
Az US-6 klón Mexikó északi részéből Kaliforniába vándorolt az 70-es évek végén, és 32 év betegségmentes járványt okozott a burgonyában és a paradicsomban. Nagy agresszivitása miatt kiszorította az USA-1 klónt, és az Egyesült Államok nyugati partjainál kezdett dominálni (Goodwin et al., 1995a).
Az US-7 és az US-8 genotípusokat 1992-ben fedezték fel az Egyesült Államokban, és már 1994-ben széles körben elterjedtek az Egyesült Államokban és Kanadában. Egy szántóföldi szezonban az US-8 klón szinte teljes mértékben kiszoríthatja az US-1 klónt az eredetileg mindkét klónnal fertőzött burgonya parcellákban, azonos koncentrációban (Miller és Johnson, 2000).
A BC-1 – BC-4 klónokat Brit Columbia-ban azonosították kis számú izolátumban, Goodwin és munkatársai, 1995b). Az US-11 klón széles körben elterjedt az Egyesült Államokban, és Tajvanon kiszorította az US-1-et. A JP-1 és EC-1 klónok, valamint az US-1 klónok Japánban és Ecuadorban gyakoriak (Koh et al., 1994; Forbes et al., 1997).
A SIB-1 egy klón, amely Oroszországban uralkodott egy hatalmas területen a Moszkva régiótól Szahalinig. A moszkvai régióban 1993-ban fedezték fel, és néhány szántóföldi populáció főleg ennek a klonális vonalnak a törzseiből állt, amelyek nagyon ellenálltak a metalaxilnak. 1993 után ennek a klónnak a prevalenciája jelentősen csökkent. Az Uralon kívül 1997-1998-ban az SIB-1 mindenütt megtalálható volt, a Habarovszki Terület kivételével (az SIB-2 klón ott elterjedt). A klónok térbeli szétválasztása a különböző típusú párzással kizárja a szexuális folyamatokat Szibériában és a Távol-Keleten. A moszkvai régióban, szemben Szibériával, a lakosságot számos klón képviseli; szinte minden izolátumnak egyedi multilokusz genotípusa van (Elansky et al., 2001, 2015). Ez a sokféleség nem magyarázható pusztán a gombatörzsek behozatalával a világ különböző részeiről importált maganyaggal. Mivel mindkét fajta párosodás előfordul a populációban, lehetséges, hogy sokfélesége a rekombinációnak is köszönhető. Így Brit Kolumbiában a BC-2, BC-3 és BC-4 genotípusok megjelenését feltételezik a BC-1 és az US-6 klónok hibridizációja miatt (Goodwin és mtsai, 1995b). Lehetséges, hogy hibrid törzsek találhatók Moszkva populációiban. Például a PE-lokuszra heterozigóta MO-4, MO-8 és MO-11 törzsek lehetnek hibridek a MO-12, MO-21, MO-22 törzsek között, amelyek A2 párosodási típussal rendelkeznek, és homozigóták a PEP lokusz és a törzs egyik alléljára. MO-8, amelynek A1 párzási típusa van, és homozigóta a lokusz egy másik alléljára. És ha ez a helyzet, és a P. infestans modern populációiban hajlamos a szexuális folyamat szerepének növekedésére, akkor a multilokuszos klónok elemzésének információs értéke csökken (Elansky et al., 2001, 2015).
Változás a klonális vonalakban
A 90. század 20-es évekig az US-1 klonális vonal elterjedt volt a világon. A terepi és a regionális populációk nagy része kizárólag az US-1 genotípusú törzsekből állt. Megfigyelték azonban az izolátumok közötti különbségeket is, amelyeket valószínűleg egy mutációs folyamat okozott. A mutációk mind a nukleáris, mind a mitokondriális DNS-ben bekövetkeztek, és befolyásolták többek között a fenilamid gyógyszerekkel szembeni rezisztencia szintjét és a virulencia gének számát. Azokat a vonalakat, amelyek mutációkkal különböznek az eredeti genotípustól, az eredeti genotípus nevét követő pont után további számok jelzik (például az US-1.1 klonális vonal US-1 mutáns vonala). Az US-1.5 és az US-1.6 ujjlenyomatos DNS-vonalak különböző méretű kiegészítő vonalakat tartalmaznak (Goodwin és mtsai, 1995a, 1995b); az US-6.3 klonális vonal egy kiegészítő vonallal is különbözik az US-6-tól (Goodwin, 1997, 7. táblázat).
A mitokondriális DNS tanulmányozása során kiderült, hogy az US-1 klonális vonalban csak az 1b típusú mitokondriális DNS található (Carter et al., 1990). Ennek a perui és fülöp-szigeteki klónvonalnak a törzseinek tanulmányozása során azonban olyan izolátumokat találtak, amelyek mitokondriális DNS-típusai inszerciók és deléciók jelenlétében különböztek az 1b-től (Goodwin, 1991, Koh és mtsai, 1994).
6. táblázat: Néhány P. infestans klonális vonal multilocus genotípusa
Név | Párzási típus | Izozimek | DNS ujjlenyomatok | MtDNS típus | |
GPI | PEP | ||||
USA-1 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1.0111010110011E + 24 | Ib |
USA-2 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1.0111010010011E + 24 | - |
USA-3 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1.0111000000011E + 24 | - |
USA-4 | A1 | 100/100 | 92/92 | 1.0111010010011E + 24 | - |
USA-5 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1.0111010010011E + 24 | - |
USA-6 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1.0111110010011E + 24 | IIb |
USA-7 | A2 | 100/111 | 100/100 | 1.0011000010011E + 24 | Ia |
USA-8 | A2 | 100/111/122 | 100/100 | 1.0011000010011E + 24 | Ia |
USA-9 | A1 | 100/100 | 83/100 | * | - |
USA-10 | A2 | 111/122 | 100/100 | - | - |
USA-11 | A1 | 100/111 | 92/100 | 1.0101110010011E + 24 | IIb |
USA-12 | A1 | 100/111 | 92/100 | 1.0001000010011E + 24 | - |
USA-14 | A2 | 100/122 | 100/100 | 1.0000000000011E + 24 | - |
USA-15 | A2 | 100/100 | 92/100 | 1.0001000010011E + 24 | Ia |
USA-16 | A1 | 100/111 | 100/100 | 1.0001100010011E + 24 | - |
USA-17 | A1 | 100/122 | 100/100 | 1.0100010000011E + 24 | - |
USA-18 | A2 | 100/100 | 92/100 | 1.0001000010011E + 24 | Ia |
USA-19 | A2 | 100/100 | 92/100 | 1.0101010000011E + 24 | Ia |
EC-1 | A1 | 90/100 | 96/100 | 1.1111010010011E + 24 | IIa |
SIB-1 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0001000110011E + 24 | IIa |
SIB-2 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1.0001000010011E + 24 | IIa |
SIB-3 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.1001010100011E + 24 | IIa |
MO-1 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1.0001000110011E + 24 | IIa |
MO-2 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1.0001000010011E + 24 | Ia |
MO-3 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0101000010011E + 24 | IIa |
MO-4 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1.0101110110011E + 24 | IIa |
MO-5 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0001010010011E + 24 | IIa |
MO-6 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0101010010011E + 24 | Ia |
MO-7 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1.0001000110011E + 24 | IIa |
MO-8 | A1 | 100/100 | 92/92 | 1.0101100010011E + 24 | IIa |
MO-9 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1.0001000010011E + 24 | IIa |
MO-10 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0101100000011E + 24 | Ia |
MO-11 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1.0101010010011E + 24 | Ia |
MO-12 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1.0101010010011E + 24 | Ia |
MO-13 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0101010000011E + 24 | Ia |
MO-14 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.01010010011E + 22 | Ia |
MO-15 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.101110010011E + 23 | Ia |
MO-16 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0001000000011E + 24 | IIa |
MO-17 | A1 | 86/100 | 100/100 | 1.0101010110011E + 24 | Ib |
MO-18 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0101110010011E + 24 | IIa |
MO-19 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0101010000011E + 24 | IIa |
MO-20 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1.0101010000011E + 24 | IIa |
MO-21 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1.0101010000011E + 24 | IIa |
Megjegyzés: * - nincs adat.
7. táblázat: Multilocus genotípusok és azok mutáns vonalai
Név | Párzási típus | | DNS ujjlenyomatok (RG57) | Megjegyzések | |
GPI | PEP-1 | ||||
USA-1 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1011101011001101000110011 | Eredeti genotípus 1 |
USA-1.1 | A1 | 86/100 | 100/100 | 1011101011001101000110011 | Mutáció a PEP-ben |
USA-1.2 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1011101010001101000110011 | Mutáció az RG57-ben |
USA-1.3 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1011101001001101000110011 | Mutáció az RG57-ben |
USA-1.4 | A1 | 86/100 | 100/100 | 1011101010001101000110011 | Mutáció az RG57-ben és a PEP-ben |
USA-1.5 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1011101011001101010110011 | Mutáció az RG57-ben |
USA-6 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1011111001001100010110011 | Eredeti genotípus 2 |
USA-6.1 | A1 | 100/100 | 92 /92 | 1011111001001100010110011 | Mutáció a PEP-ben |
USA-6.2 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1011101001001100010110011 | Mutáció az RG57-ben |
USA-6.3 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1011111001011100010110011 | Mutáció az RG57-ben |
USA-6.4 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1011011001001100010110011 | Mutáció az RG57-ben és a PEP-ben |
USA-6.5 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1011111001001100010010011 | Mutáció az RG57-ben |
BR-1 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1011101000001100001111011 | Eredeti genotípus 3 |
BR-1.1 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1010101000001100001110011 | Mutáció az RG57-ben |
Az izozimek spektrumában is vannak változások. Rendszerint ezeket az enzimre eredetileg heterozigóta organizmus bomlása okozza homozigótákká. 1993-ban a paradicsomgyümölcsökön azonosítottunk egy olyan törzset, amelynek jellemzői az US-1 jellemzői voltak: RG57 ujjlenyomat, mitokondriális DNS típus és 86/100 genotípus a glükóz-6-foszfati-izomeráz esetében, de az első peptidáz lokusz esetében homozigóta (100/100) volt. erre a klonális vonalra jellemző 92/100 heterozigóta. Ennek a törzsnek a genotípusát MO-17-nek neveztük el (6. táblázat). Az US-1.1 és az US-1.4 mutáns vonalak az első peptidáz lokuszban mutációkkal is eltérnek az US-1-től (7. táblázat).
A burgonya és paradicsom fajták virulencia génjeinek változásához vezető mutációk meglehetősen gyakoriak. Az US-1 klonális vonal izolátumai közül Hollandia (Drenth et al., 1994), Peruból (Goodwin és mtsai, 1995a), Lengyelországból (Sujkowski és mtsai, 1991), Észak-Amerika északi részéből (Goodwin és mtsai, 1995b). Megfigyelték a burgonya virulencia gének számbeli különbségeit az US-7 és az US-8 klónvonalak izolátumai között Kanadában és az Egyesült Államokban (Goodwin et al., 1995a), a SIB-1 vonal izolátumai között Oroszország ázsiai részén (Elansky et al, 2001 ).
A fenilamid gyógyszerekkel szembeni rezisztencia szintjeiben nagy különbségű izolátumokat azonosítottak a monoklonális mező populációkban, amelyek mind a Sib-1 klonális vonalhoz tartoztak (Elansky és mtsai, 2001, 1. táblázat). Az US-1 klonális vonal szinte minden törzse fokozottan érzékeny a metalaxilra, azonban ennek a vonalnak nagyon ellenálló izolátumait izolálták a Fülöp-szigeteken (Koh et al., 1994) és Írországban (Goodwin et al., 1996).
A P. infestans modern populációi
Közép-Amerika (Mexikó)
A mexikói P. infestans populáció jelentősen eltér a világ többi populációjától, ami elsősorban történelmi helyzetének köszönhető. Számos tanulmány erről a populációról és a Phytophthora nemzetség rokon P. infestans fajairól, valamint a Solanum nemzetség helyi fajairól arra a következtetésre vezetett, hogy Mexikó középső részén a kórokozó evolúciója a gazda növények evolúciójával együtt történt és szexuális rekombinációval társult (Grünwald, Flier , 2005). Mindkét típusú párzást a populáció képviseli, és egyenlő arányban, és az oospórák jelenléte a talajban, a burgonya növényein és gumóin, valamint a vadon élő rokon Solanum fajoknál megerősíti a szexuális folyamat jelenlétét a populációban (Fernández-Pavía et al., 2002). A Toluca-völgy és környékének (a kórokozó feltételezett eredetének központja) legújabb tanulmányai megerősítették a P. infestans helyi populációjának magas genetikai sokféleségét (134 multilokusz genotípus 176 mintából álló mintában) és több differenciált alcsoport jelenlétét a régióban (Wang et al., 2017). E differenciáláshoz hozzájáruló tényezők a Közép-Mexikó hegyvidékeire jellemző szubpopulációk térbeli megoszlása, a termesztési körülmények és a völgyekben és hegyekben használt burgonyafajták közötti különbségek, valamint a vadon élő gumós Solanum fajok jelenléte, amelyek alternatív gazdaszervezetként működhetnek (Fry et al. ., 2009).
Meg kell azonban jegyezni, hogy az észak-mexikói P. infestans populációi klónosabb természetűek és jobban hasonlítanak az észak-amerikai populációkhoz, ami arra utalhat, hogy ezek az új genotípusok (Fry et al., 2009).
Észak Amerika
A P. infestans észak-amerikai populációi mindig nagyon egyszerű felépítésűek voltak, és klonális jellegük már jóval a mikroszatellit-analízis alkalmazása előtt kialakult. 1987-ig az US-1 klonális vonal dominált az Egyesült Államokban és Kanadában (Goodwin et al., 1995). Az 70-es évek közepén, amikor megjelentek a metalaxil-alapú fungicidek, ezt a klónot más, ellenállóbb genotípusok kezdték felváltani, amelyek Mexikóból vándoroltak (Goodwin és mtsai, 1998). A 90-es évek végére. az US-8 genotípus teljesen felváltotta az Egyesült Államokban az US-1 genotípust, és a burgonya domináns klónvonalává vált (Fry et al., 2009; Fry et al., 2015). Más volt a helyzet a paradicsommal, amely állandóan több klonális vonalat tartalmazott, összetétele évről évre változott (Fry et al., 2009).
2009-ben az Egyesült Államokban a paradicsomra kiterjedt késői fertőzés járvány tört ki. Ennek a járványnak az volt a jellemzője, hogy az Egyesült Államok északkeleti részén sok helyen szinte egyszerre jelentkezett, és kiderült, hogy összefüggésben áll a fertőzött paradicsom palánták nagy értékesítésével a nagy kertészeti központokban (Fry et al., 2013). A termésveszteség óriási volt. Az érintett minták mikroszatellit elemzésével kiderült, hogy a pandémiás törzs az US-22 A2 klonális vonal párzási típusához tartozott. 2009-ben ennek a genotípusnak az aránya a P. infestans amerikai populációjában elérte a 80% -ot (Fry et al., 2013). A következő években az agresszív US-23 (főleg a paradicsom) és az US-24 (burgonya) genotípusok aránya folyamatosan nőtt a populációban, azonban 2011 után az US-24 kimutatási aránya jelentősen csökkent, és a mai napig a kórokozók populációjának körülbelül 90% -a Az Egyesült Államokat az US-23 genotípus képviseli (Fry et al., 2015).
Kanadában, akárcsak az Egyesült Államokban, a 90-es évek végén. a domináns US-1 genotípust az US-8 kiszorította, amelynek domináns pozíciói 2008-ig változatlanok maradtak. Kanadában súlyos késői fertőzések jártak a fertőzött paradicsompalánták értékesítésével, de ezeket az US-2009 és az US-2010 genotípusok okozták (Kalischuk et al., 23). E genotípusok egyértelmű földrajzi megkülönböztetése figyelemre méltó volt: az USA-8 uralta Kanada nyugati tartományait (2012%), míg az USA-23 a keleti tartományokat (68%). A következő években az US-8 elterjedt a keleti régiókban, azonban általában a népességben való részesedése kissé csökkent az USA-83 és az US-23 genotípusok országban való megjelenésének hátterében (Peters et al., 22). A mai napig az US-24 meghatározó pozíciót tart fenn Kanadában; Az US-2014 jelen van Brit Kolumbiában, míg az US-23 és az US-8 Ontarióban (Peters, 23).
Így a P. infestans észak-amerikai populációi elsősorban klónvonalak. Az elmúlt 40 évben a kimutatott klonális genotípusok száma elérte a 24. Annak ellenére, hogy a populációban mindkét típusú párzás törzse jelen van, az új genotípusok megjelenésének valószínűsége a szexuális rekombináció eredményeként továbbra is meglehetősen alacsony. Ennek ellenére az elmúlt 20 évben több esetet is kimutattak az efemer rekombináns populációk megjelenéséről (Gavino et al., 2000; Danies et al., 2014; Peters et al., 2014), és egy esetben a keresztezés eredménye az US-11 genotípus volt. , amely Észak-Amerikában sok éven át meggyökerezett (Gavino et al., 2000). 2009-ig a populációk szerkezetében bekövetkezett változások új, agresszívebb genotípusok megjelenésével jártak együtt a későbbi vándorlásukkal és a korábban domináns elődök kiszorításával. Mi történt 2009-2010-ben az USA-ban és Kanadában az epifitotikumok először azt mutatták, hogy a globalizáció korában a betegség kitörése az új genotípusok aktív elterjedésével hozható összefüggésbe a fertőzött ültetvényanyagok értékesítésekor.
Dél-Amerika
A közelmúltig a P. infestans dél-amerikai populációinak vizsgálata nem volt sem rendszeres, sem nagyszabású. Ismert, hogy ezen populációk szerkezete meglehetősen egyszerű és országonként 1-5 klonális vonalat foglal magában (Forbes et al., 1998). Tehát 1998-ra az US-1 (Brazília, Chile) BR-1 (Brazília, Bolívia, Uruguay, Paraguay), EC-1 (Ecuador, Kolumbia, Peru és Venezuela), AR-1, AR genotípusok -2, AR-3, AR-4 és AR-5 (Argentína), PE-3 és PE-7 (Peru déli része). Az A2 típusú párzás Brazíliában, Bolíviában és Argentínában volt jelen, és a bolíviai-perui határon túl nem található a Titicaca-tó területén, amely mögött az Andokban az EC-1 A1 genotípus dominált. A paradicsom esetében az USA-1 maradt az uralkodó genotípus egész Dél-Amerikában.
A helyzet nagyjából a 2000-es években is fennmaradt. Fontos pont volt egy új, A2 típusú EC-2 klónvonal felfedezése a burgonya (S. brevifolium és S. tetrapetalum) vad rokonainál az Északi-Andokban (Oliva et al., 2010). A filogenetikai vizsgálatok kimutatták, hogy ez a vonal nem teljesen azonos a P. infestans-szal, bár szorosan kapcsolódik hozzá, ennek kapcsán javasolták annak megfontolását, valamint egy másik vonalat, az EC-3-ot izoláltak az Andokban növekvő S. betaceum paradicsomfától, új faj, a P. andina nevet viseli; ennek a fajnak (független faj vagy a P. infestans hibridje, még mindig ismeretlen vonallal) állapota azonban még mindig nem világos (Delgado et al., 2013).
Jelenleg a P. infestans összes dél-amerikai populációja klonális. Mindkét típusú párzás jelenléte ellenére nem azonosítottak rekombináns populációt. A paradicsomon az US-1 genotípus mindenütt jelen van, a helyi törzsek nyilvánvalóan kiszorítják a burgonyából, amelyek pontos eredete még nem ismert. Brazíliában, Bolíviában és Uruguayban a BR-1 genotípus van jelen; Peruban az US-1 és az EC-1 mellett számos más helyi genotípus is létezik. Az Andokban az uralkodó pozíciót az EC-1 klonális vonal tartja fenn, amelynek kapcsolata a nemrégiben felfedezett P. andinával továbbra is feltáratlan. Az egyetlen "instabil" hely, ahol a 2003-2013 közötti időszakban. jelentős változások történtek a népességben, Chile lett (Acuña et al., 2012), ahol 2004-2005. a kórokozó populációt a metalaxil iránti rezisztencia és egy új mitokondriális DNS haplotípus jellemezte (Ia a korábban jelenlévő Ib helyett). 2006 és 2011 között a populációban a 21-es genotípus (az SSR szerint) dominált, amelynek aránya elérte a 90% -ot, ezt követően a tenyér átjutott a 20-as genotípusba, amelynek előfordulási gyakorisága a következő két évben körülbelül 67% -on maradt (Acuña, 2015).
Európa
Európa történetében a P. infestans Észak-Amerikából legalább két migrációs hulláma ment végbe: a XIX. (HERB-1) és a 1. század eleje (US-70). A 1-es években a metalaxiltartalmú gombaölők mindenütt elterjedtek. az uralkodó US-XNUMX genotípus kiszorításához és új genotípusokkal való helyettesítéséhez vezetett. Ennek eredményeként Nyugat-Európa legtöbb országában a kórokozó populációit főleg több klonális vonal képviselte.
A kórokozók populációinak elemzéséhez a mikroszatellit analízis lehetővé tette a Nyugat-Európában 2005-2008-ban bekövetkezett súlyos változások feltárását. 2005-ben az Egyesült Királyságban egy új klónvonalat fedeztek fel 13_A2 (vagy "Blue 13") néven, amelyet az A2 párzási típus jellemzett. , nagy agresszivitás és rezisztencia a fenilamidokkal szemben (Shaw et al., 2007). Ugyanezt a genotípust találták a 2004-ben Hollandiában és Észak-Franciaországban gyűjtött mintákban, ami arra utal, hogy kontinentális Európából vándorolt az Egyesült Királyságba, esetleg vetőburgonyával (Cooke et al., 2007). E klonális vonal képviselőinek genomjának vizsgálata szekvenciájának magas fokú polimorfizmusát mutatta (2016-ra a szubklonális variációinak száma elérte a 340-et) és a génexpresszió szintjének jelentős mértékű variációját, ideértve a következőket: effektor gének a növényi fertőzés során (Cooke et al., 2012; Cooke, 2017). Ezek a tulajdonságok a biotróf fázis megnövekedett időtartamával együtt a 13_A2 fokozott agresszivitását és képességét okozhatják abban, hogy megfertőzze még a késői sértésnek ellenálló burgonyafajtákat is.
A következő években a genotípus gyorsan elterjedt Északnyugat-Európa országaiban (Nagy-Britannia, Írország, Franciaország, Belgium, Hollandia, Németország) a korábban domináns 1_A1, 2_A1, 8_A1 genotípusok egyidejű elmozdulásával (Montarry et al., 2010; Gisi et al. (2011; Van den Bosch et al., 2011; Cooke, 2015; Cooke, 2017). A www.euroblight.net weboldal szerint ezeknek az országoknak a populációjában a 13_A2 aránya elérte a 60-80% -ot és még többet; ennek a genotípusnak a jelenlétét Kelet- és Dél-Európa néhány országában is feljegyezték. A 2009-2012. A 13_A2 Nagy-Britanniában és Franciaországban elvesztette domináns pozícióit, megadva a 6_A1 vonalat (Írországban a 8_A1), Hollandiában és Belgiumban pedig részben az 1_A1, 6_A1 és 33_A2 genotípusok váltották fel (Cooke et al., 2012; Cooke, 2017; Stellingwerf, 2017).
A mai napig a P. infestans nyugat-európai populációjának körülbelül 70% -a monoklonális. A www.euroblight.net weboldal szerint Északnyugat-Európa országaiban (Egyesült Királyság, Franciaország,
Hollandia, Belgium), megközelítőleg azonos arányban, továbbra is a 13_A2 és a 6_A1 marad, és ez utóbbi gyakorlatilag nem a meghatározott régión kívül fordul elő (Írország kivételével), de már legalább 58 szubklónja van (Cooke, 2017). A 13_A2 variációk észrevehetően vannak jelen Németországban, és szórványosan megfigyelhetők Közép- és Dél-Európa országaiban is. Az 1_A1 genotípus Belgium, részben Hollandia és Franciaország populációinak jelentős részét alkotja. A 8_A1 genotípus az európai populációban 3-6% -os szinten stabilizálódott, Írország kivételével, ahol megtartja vezető pozícióját és két szubklónra oszlik (Stellingwerf, 2017). Végül 2016-ban az új 36_A2 és 37_A2 genotípus előfordulási gyakoriságának növekedését észlelték, amelyet először 2013-2014-ben regisztráltak; a mai napig ezek a genotípusok megtalálhatók Hollandiában és Belgiumban, részben Franciaországban és Németországban, valamint Nagy-Britannia déli részén (Cooke, 2017). A nyugat-európai lakosság körülbelül 20-30% -át képviselik évente egyedi genotípusok.
Nyugat-Európától eltérően, mire a 13_A2 genotípus megjelent, Észak-Európa (Svédország, Norvégia, Dánia, Finnország) populációit nem klonális vonalak, hanem számos egyedi genotípus képviselte (Brurberg et al.
2011). A 13_A2 Nyugat-Európában történő aktív elterjedésének időszakában ennek a genotípusnak a jelenlétét Skandináviában csak 2011-ben észlelték, amikor először Észak-Jyllandban (Dánia) fedezték fel, ahol főként ipari burgonyafajtákat termesztenek aktív metalaxiltartalmú gombaölő szerek (Nielsen et al., 2014). A www.euroblight.net információi szerint a 13_A2 genotípust 2014-ben több norvég és dán mintában, 2016-ban pedig több norvég mintában is kimutatták; ezenkívül 2013-ban Finnországban a 6_A1 genotípus jelenlétét kis mértékben észlelték. A 13_A2 és más klónvonalak meghibásodásának fő oka Skandinávia hódításakor e régió éghajlati különbségeit tekintik Nyugat-Európa országainak.
Amellett, hogy a hűvös nyár és a hideg tél elősegíti nem annyira a vegetatív micélium, mint az oosporák túlélését (Sjöholm et al., 2013), a télen történő talajfagyás (amely Nyugat-Európa melegebb országaiban általában nem fordul elő) hozzájárul az oosporák csírázásának és telepítésének szinkronizálásához. burgonya, ami fokozza szerepüket az elsődleges fertőzés forrásaként (Brurberg et al., 2011). Azt is meg kell jegyezni, hogy északi körülmények között az oosporákból származó fertőzés fejlődése meghaladja a gumós fertőzés kialakulását, ami végül megakadályozza a még agresszívabb, de később kifejlődött klónvonalak dominanciáját (Yuen, 2012). A P. infestans legtöbbet vizsgált populációinak szerkezete Kelet-Európában (Lengyelország, a balti államok) nagyon hasonlít Skandináviába.
Mindkét párzási típus itt is jelen van, és az SSR-analízissel meghatározott genotípusok túlnyomó többsége egyedi (Chmielarz et al., 2014; Runno-Paurson et al., 2016). Észak-Európához hasonlóan a klonális vonalak (elsősorban a 13_A2 genotípusú) eloszlása gyakorlatilag nem befolyásolta a kórokozó lokális populációit, amelyek kifejezetten domináns vonalak hiányában magas változatosságot tartanak fenn.
A kereskedelmi forgalomban kapható burgonyafajtákkal rendelkező mezőkön időnként megfigyelhető a 13_A2 jelenléte. Oroszországban a helyzet hasonló módon alakul. A 2008-2011-ben összegyűjtött P. infestans izolátumok mikroszatellit elemzése Oroszország európai részének 10 különböző régiójában magas fokú genotípusos sokféleséget mutatott, és az európai klonális vonalakkal való egybeesések teljes hiányát mutatta (Statsyuk et al., 2014). Néhány évvel később a leningrádi régióban 2013 és 2014 között összegyűjtött P. infestans minták vizsgálata jelentős különbségeket mutatott közöttük és az előző tanulmányban azonosított e régió genotípusai között. Mindkét vizsgálatban nem találtak nyugat-európai genotípusokat (Beketova et al., 2014; Kuznetsova et al., 2016).
A P. infestans kelet-európai populációinak magas genetikai sokfélesége és a bennük domináns klónvonalak hiánya több oknak is köszönhető. Először is, mint Észak-Európában, az érintett országok éghajlati viszonyai hozzájárulnak az oosporák kialakulásához, mint elsődleges fertőzésforrás (Ulanova et al., 2010; Chmielarz et al., 2014). Másodszor, az ezekben az országokban termelt burgonya jelentős részét kis magángazdaságokban termesztik, gyakran erdők veszik körül vagy más akadályok akadályozzák a fertőző anyagok szabad mozgását (Chmielarz et al., 2014). Általános szabály, hogy az ilyen körülmények között termesztett burgonyát gyakorlatilag nem kezelik vegyszerekkel, a fajták megválasztása késői fertőzési ellenállásukon alapul, azaz nincs szelektív nyomás az agresszivitásra és a metalaxil-rezisztenciára, ami megfosztja a rezisztens genotípusokat, például a 13_A2-t az egyéb genotípusokkal szembeni előnyöktől (Chmielarz et al., 2014). Végül, a telkek kis mérete miatt tulajdonosaik általában nem gyakorolják a vetésforgót, éveken át ugyanabban a helyen termesztenek burgonyát, ami hozzájárul egy genetikailag sokféle oltvány felhalmozódásához (Runno-Paurson et al., 2016; Elansky, 2015; Elansky et al. ., 2015).
Ázsia
A közelmúltig az ázsiai P. infestans populációk szerkezete viszonylag kevéssé ismert. Tudták, hogy főleg klonális vonalak képviselik, és a nemi rekombináció hatása az új genotípusok megjelenésére nagyon kicsi. Tehát például 1997-1998-ban. Oroszország ázsiai részén (Szibéria és a Távol-Kelet) a kórokozó populációt csak három genotípus képviselte, túlsúlyban a SIB-1 genotípussal (Elansky et al., 2001). A klonális kórokozó vonalak jelenlétét olyan országokban mutatták be, mint Kína, Japán, Korea, Fülöp-szigetek és Tajvan (Koh és mtsai., 1994; Chen és mtsai., 2009). Az USA-1 klónvonal, amely Ázsia nagy területén uralkodott, a 90-es évek végén - 2000-es évek elején. szinte mindenhol más genotípusok kezdtek felváltani, amelyek viszont utat engedtek az újaknak. A legtöbb esetben az ázsiai országok populációjának szerkezetében és összetételében bekövetkezett változások az új genotípusok kívülről történő migrációjával társultak. Tehát Japánban, a JP-3 genotípus kivételével, minden más japán genotípusnak, amely az US-1 után jelent meg (JP-1, JP-2, JP-3), többé-kevésbé bizonyított külső eredete van (Akino et al., 2011) ... Kínában jelenleg három fő kórokozó-populáció van, amelyek egyértelmű földrajzi megosztottsággal rendelkeznek; E populációk között nincs vagy nagyon gyenge génáramlás (Guo et al., 2010; Li et al., 2013b). A 13_A2 genotípus Kína területén déli tartományaiban (Yunnan és Sichuan) 2005-2007-ben és 2012-1014-ben jelent meg. az ország északkeleti részén is látták (Li et al., 2013b). Indiában a 13_A2 feltehetően Kínával egy időben jelent meg, valószínűleg fertőzött vetőburgonyával (Chowdappa et al., 2015), és 2009-2010-ben. Az ország déli részén a paradicsom késői gyulladásának súlyos epifitózisát okozta, ezután a burgonyára is átterjedt, és 2014-ben Nyugat-Bengáliában a késői gyulladás kitörését okozta, ami számos helyi gazda tönkremenetele és öngyilkossága volt.
Afrika
2008-2010-ig a P. infestans szisztematikus tanulmányait afrikai országokban nem végezték el. Jelenleg a P. infestans afrikai populációi két csoportra oszthatók, és ez a felosztás egyértelműen összefügg azzal a ténnyel, hogy a vetőburgonyát Európából importálják.
Észak-Afrikában, amely aktívan vetőburgonyát importál Európából, az A2 párzási típus szinte minden régióban széles körben képviselteti magát, ami elméleti lehetőséget biztosít az új genotípusok megjelenésére a szexuális rekombináció eredményeként (Corbière et al., 2010; Rekad et al., 2017). Emellett Algériában a 13_A2, 2_A1 és 23_A1 genotípusok jelenlétét figyelemre méltóan az első közülük egyértelmű dominanciájával, valamint az egyedi genotípusok arányának fokozatos csökkenésével látják el a teljes eltűnésig (Rekad et al., 2017). A régió többi részével ellentétben Tunéziában (az ország északkeleti részének kivételével) a kórokozó populációt főként az A1 párzási típus képviseli (Harbaoui et al., 2014).
Az NA-01 klonális vonal domináns itt. Általánosságban elmondható, hogy a klónvonalak aránya a populációban csak 43%. Kelet- és Dél-Afrikában, ahol a vetőmagimport mennyisége eltűnően kicsi (Fry et al., 2009), a P. infestans-t csak két klonális A1 típusú vonal, az US-1 és a KE-1 képviseli, és ez utóbbi aktívan kiszorítja az előbbit a burgonyán ( Pule et al., 2012; Njoroge et al., 2016). A mai napig mindkét genotípus észrevehetően sok szubklonális variációval rendelkezik.
Ausztrália
Az első jelentés a burgonya késői fertőzéséről Ausztráliában 1907-re nyúlik vissza, az első epifitómiák, amelyeket feltehetően a nyári hónapokban eső okozott, 1909-1911-ben fordultak elő. (Drenth et al., 2002). Általánosságban azonban a késői gyulladásnak nincs jelentős gazdasági jelentősége az ország számára. A magas páratartalmat biztosító időjárási viszonyok által kiváltott, késői fertőzés szórványos kitörései 5-7 évente legfeljebb egyszer fordulnak elő, és főként Tasmania északi részén és Victoria középső részén lokalizálódnak. A fentiekkel kapcsolatban a P. infestans ausztrál populációjának szerkezetének tanulmányozására szánt publikációk gyakorlatilag hiányoznak. A legfrissebb rendelkezésre álló információk 1998-2000. (Drenth et al., 2002). A szerzők szerint a Victoria populáció az US-1.3 klonális vonal volt, amely közvetett módon megerősítette e genotípus migrációját az Egyesült Államokból. A tasmán mintákat az AU-3 kategóriába sorolták, eltérően attól a genotípustól, amely akkoriban a világ más részein volt.
A késői gyulladás fejlődésének jellemzői Oroszországban
Európában a fertőzött beteg vetőgumók, a talajban áttelelő oosporák, valamint a tavalyi szántóföldeken áttelelt gumókból („önkéntes” növények) termesztett növényekből származó szél vagy az elpusztított halmok zoosporangiája könyvjelző gumók tárolására. Ezek közül a kidobott gumók halmán termesztett növényeket tartják a legveszélyesebb fertőzésforrásnak. ott a kihajtott gumók száma gyakran jelentős, és a zoosporangiumokat nagy távolságokra is el lehet vinni belőlük. A többi forrás (oosporák, "önkéntes" növények) nem annyira veszélyesek, mert nem szokás ugyanazon mezőkön 3-4 évente gyakrabban termeszteni növényeket. A beteg vetőgumóktól való fertőzés is minimális a jó vetőmagminőség-ellenőrzési rendszer miatt.
Az inokulum mennyisége az európai populációkban általában korlátozott, ezért a járvány növekedése meglehetősen lassú, és kémiai fungicid készítményekkel sikeresen szabályozható. Az európai körülmények között a fő feladat a fertőzés elleni küzdelem abban a fázisban, amikor megkezdődik a zoosporangia tömeges szétszóródása az érintett növényekből.
Oroszországban gyökeresen más a helyzet. A burgonya és a paradicsom termésének nagy részét saját kis kertekben termesztik; vagy egyáltalán nem hajtanak végre rájuk védőintézkedéseket, vagy a gombaölő kezeléseket elégtelen számban hajtják végre, és a tetején a késői gyulladás megjelenése után kezdődnek. Ennek eredményeként a magán veteményeskertek működnek a fő fertőzésforrásként, ahonnan a zoosporangiumokat a szél a kereskedelmi telepítésekbe viszi. Ezt megerősítik közvetlen megfigyeléseink Moszkvában, Brjanszkban, Kostromában, Ryazan régióiban: a magán kertekben lévő növények károsodása még a kereskedelmi telepítések gombaölő kezelésének megkezdése előtt megfigyelhető. Ezt követően a nagy területeken a járványt gombaölő készítmények visszafogják, míg a privát kertekben a késői gyulladás gyorsan fejlődik.
A kereskedelmi célú telepítések helytelen vagy "költségvetési" kezelése esetén a késői gyulladás gócai is megjelennek a mezőkön; később aktívan fejlődnek, egyre nagyobb területeket lefedve (Elansky, 2015). A magán kertekben történő fertőzés jelentős hatással van a kereskedelmi területek járványaira. Oroszország valamennyi burgonyatermesztő régiójában a burgonya által a magán kertekben elfoglalt terület többszörösen nagyobb, mint a nagy termelők területeinek összterülete. Ilyen környezetben a magán veteményeskertek a kereskedelmi területek globális oltási erőforrásaként tekinthetők. Próbáljuk meg azonosítani azokat a tulajdonságokat, amelyek a privát kertekben található törzsek genotípusaira jellemzőek.
Az étkezési burgonya, a kétes külföldi termelőktől kapott paradicsommagok vetőmagvetése és karanténellenőrzése, a burgonya és a paradicsom hosszú távú termesztése ugyanazon a területen, a nem megfelelő gombaölő kezelések vagy azok teljes hiánya súlyos epiphytotieshoz vezet a magánszektorban, amelynek eredménye ingyenes keresztezés, hibridizáció és oosporák kialakulása a privát kertekben. Ennek eredményeként a kórokozó nagyon magas genotípusos sokfélesége figyelhető meg, amikor szinte minden törzs genotípusában egyedülálló (Elansky et al., 2001, 2015). Különböző genetikai eredetű vetőburgonya ültetése valószínűtlenné teszi egy adott fajta megtámadására szakosodott klónvonalak kialakulását. Az ilyen esetben kiválasztott törzseket sokféleségük különbözteti meg az érintett fajtákhoz viszonyítva, többségükben a maximális virulencia gének száma közel van. Ez nagyon különbözik a mezőgazdasági vállalkozások nagy területeire jellemző "klónvonalak" rendszerétől, amelyek megfelelően telepítették a késői fertőzés elleni védelmet. A "klonális vonalak" (amikor a késői fertőzés kórokozójának minden törzsét egy vagy több genotípus képviseli) mindenütt jelen vannak azokban az országokban, ahol a burgonyatermesztést kizárólag nagy gazdaságok végzik: USA, Hollandia, Dánia stb. Angliában, Írországban, Lengyelországban, ahol a háztartások burgonyatermesztés, a magánkertekben is nagyobb a genotípus sokféleség. A 20. század végén Oroszország ázsiai és távol-keleti részein elterjedtek a „klónvonalak” (Elansky et al., 2001), ami nyilvánvalóan annak köszönhető, hogy ugyanazokat a burgonyafajtákat használták kizárólag ültetésre. A közelmúltban ezeken a régiókban a helyzet is változni kezdett a populációk genotípusos sokféleségének növekedése felé.
A fungicid készítményekkel végzett intenzív kezelések hiányának másik közvetlen következménye van - a kertekben nincs felhalmozódva a rezisztens törzs. Eredményeink azt mutatják, hogy a metalaxil-rezisztens törzsek a magán kertekben lényegesen ritkábban fordulnak elő, mint a kereskedelmi telepítésekben.
A magánkertekre jellemző burgonya és paradicsom telepítések közvetlen közelsége megkönnyíti a törzsek vándorlását e növények között, aminek eredményeként az elmúlt évtizedben a burgonyából izolált törzsek között a cseresznye paradicsom (T1) fajtákkal szembeni rezisztenciát gént hordozó törzsek aránya, amely korábban csak " paradicsom "törzsek. A T1 génnel rendelkező törzsek a legtöbb esetben erősen agresszívak mind a burgonyával, mind a paradicsommal szemben.
Az utóbbi években a paradicsom késői fertőzése sok esetben korábban jelentkezett, mint a burgonyán. A paradicsompalántákat megfertőzhetik a talajban lévő oosporák, vagy a paradicsommagokban jelenlévő vagy hozzájuk tapadó oosporák (Rubin et al., 2001). Az elmúlt 15 évben nagy számban jelentek meg az üzletekben főleg importált olcsó csomagolt vetőmagok, amelyek használatára a kistermelők többsége átállt. A magvak tartalmazhatnak olyan törzseket, amelyek genotípusa a növekedési régiójukra jellemző. A jövőben ezek a genotípusok bekerülnek a magánkertek szexuális folyamatába, ami teljesen új genotípusok megjelenéséhez vezet.
Így kijelenthető, hogy a magán veteményeskertek egy globális „olvasztótégely”, amelyben a genetikai anyagcsere eredményeként a meglévő genotípusok feldolgozásra kerülnek, és teljesen újak jelennek meg. Ezenkívül kiválasztásuk olyan körülmények között zajlik, amelyek nagyon eltérnek a nagyüzemekben a burgonya számára létrehozottaktól: gombaölő prés hiánya, az ültetvények fajták egyöntetűsége, a vírusos és bakteriális fertőzések különböző formái által érintett növények túlsúlya, a paradicsom és a vad éjjeli árnyékok közelsége, az aktív keresztezés és az oospóraképzés, a lehetőség hogy az oosporák fertőzésforrásként működjenek a következő évben.
Mindez a háztáji populációk nagyon magas genotípusos sokféleségéhez vezet. A veteményeskertekben az epifitotika körülményei között a késői pác nagyon gyorsan terjed, és hatalmas mennyiségű spóra szabadul fel, amelyek a közeli kereskedelmi telepítésekre repülnek. A megfelelő mezõgazdasági technológiával és vegyszervédelemmel a kereskedelmi területekre lépve azonban a megérkezett spóráknak gyakorlatilag nincs lehetõségük epifitotikumok megindítására a terepen, ami annak köszönhetõ, hogy nincsenek fungicidekkel szemben ellenálló és a termesztett fajtára specializálódott klónvonalak.
Az elsődleges oltás másik forrása lehet a beteg gumók, amelyek csapdába esnek. Ezeket a gumókat általában jó mezőgazdasági technológiával és intenzív kémiai védelemmel rendelkező területeken termesztették. A gumókat megfertőző izolátumok genotípusai alkalmazkodnak saját fajtájuk fejlődéséhez. Ezek a törzsek lényegesen veszélyesebbek a kereskedelmi telepítés szempontjából, mint a magán kertekből származó oltóanyagok. Vizsgálataink eredményei is alátámasztják ezt a feltételezést. A nagy mezőkről elszigetelt, megfelelően végzett vegyi védelemmel és jó mezőgazdasági technológiával rendelkező populációk nem különböznek a magas genotípusos változatosságtól. Gyakran ez több klónvonal, amelyek nagyon agresszívek.
A kereskedelmi vetőmagból származó törzsek bejuthatnak a veteményeskertek populációiba, és bekapcsolódhatnak a bennük zajló folyamatokba. Egy veteményeskertben azonban versenyképességük jóval alacsonyabb lesz, mint egy kereskedelmi területen, és hamarosan megszűnik létezni klonális vonal formájában, de génjeik felhasználhatók a „kertes” populációban.
A betakarítás során az „önkéntes” növényeken és a megsemmisített gumók halmán kialakuló fertőzés Oroszország szempontjából nem annyira releváns, mert Oroszország fő burgonyatermesztő régióiban mély téli talajfagyás figyelhető meg, és a talajban telelő gumók növényei ritkán fejlődnek. Ráadásul, amint kísérleteink azt mutatják, a késői folt kórokozója negatív hőmérsékleten sem él meg olyan gumókon, amelyek megőrzik életképességüket. A száraz övezetben, ahol a korai burgonya termesztését gyakorolják, a száraz és forró tenyészidő miatt meglehetősen ritka a késői sértés.
Így jelenleg megfigyeljük a P. infestans populációk „mezei” és „kert” populációkra történő felosztását. Az utóbbi években azonban olyan folyamatokat figyeltek meg, amelyek e populációk genotípusainak konvergenciájához és behatolásához vezettek.
Közülük megfigyelhető a kistermelők műveltségének általános növekedése, a megfizethető kis vetőburgonya-csomagok megjelenése, a gombaölő készítmények kis csomagokban történő elterjedése és a lakosság „kémia” félelmének elvesztése.
Olyan helyzetek merülnek fel, amikor egy szállító erőteljes tevékenységének köszönhetően egész falvakat elültetnek azonos fajtájú vetőgumókkal, és ugyanazon növényvédő szerekből álló kis csomagokat látnak el. Feltételezhető, hogy a közeli kereskedelmi telepítéseken azonos fajtájú burgonya található.
Másrészt néhány peszticid-kereskedelemmel foglalkozó vállalat "költségvetési" vegyszerkezelési programokat támogat. Ebben az esetben alábecsülik az ajánlott kezelések számát, és a legolcsóbb gombaölő szereket kínálják, és a hangsúly nem a késői gyulladás kialakulásának megakadályozására irányul a csúcsok kaszálásáig, hanem a termés növelése érdekében az epifitotikum némi késleltetésén van. Az ilyen rendszerek gazdaságilag indokoltak, ha az étkezési burgonyát alacsony minőségű vetőmagból termesztik, amikor elvileg nem kérdés a magas hozam elérése. Ebben az esetben azonban a kerti populációkkal ellentétben a burgonya kiegyenlített genetikai háttere hozzájárul az adott élettani fajok kiválasztásához, amelyek nagyon veszélyesek erre a fajtára.
Általában a burgonyatermesztés "kerti" és "szántóföldi" módszereinek konvergenciájára irányuló tendenciák meglehetősen veszélyesnek tűnnek számunkra. Negatív következményeik megelőzése érdekében, mind a házi, mind a kereskedelmi szektorban, ellenőrizni kell mind a vetőburgonya választékát, mind a magántulajdonosoknak kis csomagolásban kínált gombaölő szerek körét, valamint nyomon kell követni a burgonya védelmi rendszereit és a gombaölő készítmények használatát a kereskedelmi szektorban.
A magánszektor területén nemcsak a késői sértés, hanem az Alternaria is intenzíven fejlődik. A legtöbb magánterület-tulajdonos nem tesz különleges intézkedéseket az Alternaria elleni védekezésre, az Alternaria fejlődését a csúcsok természetes hervadásával vagy a késői sólyom kialakulásával tévesztve. Ezért az Alternaria tömeges kifejlődésével a fogékony fajtákon a háztartási parcellák oltásforrásként szolgálhatnak a kereskedelmi telepítéseknél.
A variabilitás mechanizmusai
Mutációs folyamat
Mivel a mutációk előfordulása véletlenszerű folyamat, amely alacsony gyakorisággal halad, a mutációk bármely lokuszban való előfordulása a lokáció mutációjának gyakoriságától és a populáció méretétől függ. A P. infestans törzsek mutációinak gyakoriságát tanulmányozva általában meghatározzuk a kémiai vagy fizikai mutagénekkel végzett kezelést követően a szelektív tápközegben növesztett telepek számát. Amint az a 8. táblázatban bemutatott adatokból kitűnik, ugyanazon törzs mutációinak gyakorisága különböző lokuszokban több nagyságrenddel is eltérhet. A metalaxil-rezisztenciában mutációk nagy gyakorisága az egyik oka lehet a természetben rezisztens törzsek felhalmozódásának.
A spontán vagy indukált mutációk laboratóriumi kísérletek alapján számított gyakorisága nem mindig felel meg a természetes populációkban lejátszódó folyamatoknak, a következő okok miatt:
1. Aszinkron maghasadással lehetetlen megbecsülni a mutációk gyakoriságát egy nukleáris generációnként. Ezért a legtöbb kísérlet csak közvetlenül nyújt információt a mutációk gyakoriságáról, nem különböztetve meg két mutációs eseményt és egy mitózist követő eseményt.
2. Az egylépéses mutációk általában csökkentik a genom egyensúlyát, ezért egy új tulajdonság megszerzésével együtt csökken a szervezet általános alkalmassága. A kísérletileg kapott mutációk többségének csökkent agresszivitása van, és a természetes populációkban nem rögzítik őket. Így a P. infestans mutánsok fenilamid gombaölő szerekkel szembeni rezisztenciája és a mesterséges táptalajon a növekedési sebesség közötti korrelációs együttható átlagosan (-0,62), valamint a gombaölő szerekkel szembeni ellenállás és a burgonyaleveleken tapasztalható agresszivitás (-0,65) között volt (Derevyagina et al. , 1993), amely a mutánsok alacsony alkalmasságát jelzi. A dimetomorf elleni rezisztencia mutációi az életképesség hirtelen csökkenésével is jártak (Bagirova et al., 2001).
3. A spontán és indukált mutációk többsége recesszív, és a kísérletekben nem fenotípusosan nyilvánul meg, hanem a természetes populációk rejtett változékonysági tartalékát képezi. A laboratóriumi kísérletek során izolált mutáns törzsek domináns vagy félig domináns mutációkat hordoznak (Kulish és Dyakov, 1979). Nyilvánvalóan a nukleáris diploidia magyarázza azokat a sikertelen kísérleteket, amelyek UV-besugárzás hatására olyan mutánsokat szereztek, amelyek virulensek a korábban rezisztens fajtákra (McKee, 1969). A szerző számításai szerint ilyen mutációk 1: 500000 XNUMX-nél kisebb gyakorisággal fordulhatnak elő. A recesszív mutációk átmenete homozigóta, fenotipikusan expresszált állapotba a szexuális vagy aszexuális rekombináció miatt következhet be (lásd alább). A mutációt azonban még ebben az esetben is elfedhetik a vad típusú magok domináns alléljai a cenotikus (többmagvú) micéliumban, és fenotípusosan csak a mononukleáris zoosporák kialakulása során rögzülnek.
8. táblázat: P. infestans mutációk gyakorisága növekedést gátló anyagokra nitrosomethylurea hatására (Dolgova, Dyakov, 1986; Bagirova et al., 2001)
összetett | Mutációs gyakoriság |
Oxitetraciklin | 6,9 10 x-8 |
Blasticidin S | X 7,2 10-8 |
Sztreptomicin | 8,3 x10-8 |
Trichothecin | 1,8 10 x-8 |
Cikloheximid | 2,1 10 x-8 |
Daaconil | <4 x 10-8 |
Dimethomorph | 6,3 10 x-7 |
Metalaxil | 6,9 10 x-6 |
A populációnagyságnak meghatározó szerepe van a spontán mutációk előfordulásában is. Nagyon nagy populációkban, ahol az N> 1 / a sejtek száma, ahol a mutáció mértéke, a mutáció nem véletlenszerű jelenség (Kvitko, 1974).
A számítások azt mutatják, hogy egy burgonyatábla átlagos fertőzöttségével (egy növényen 35 folt) egy hektáron naponta 8x1012 spóra képződik (Dyakov és Suprun, 1984). Nyilvánvaló, hogy az ilyen populációk minden mutációt tartalmaznak, amelyeket az egyes lokuszokban a csere típusa megenged. Még egy ritka, 10–9 gyakorisággal előforduló mutációt is ezer egyed fog megszerezni a burgonyatábla egy hektárján élő milliók közül. Nagyobb gyakorisággal (például 10-6) előforduló mutációk esetén egy ilyen populációban naponta különféle páros mutációk fordulhatnak elő (egyidejűleg két lokuszon), azaz a mutációs folyamat felváltja a rekombinációt.
Migrációk
A P. infestans esetében a migráció két fő típusa ismert: a távolságok bezárása (burgonyamezőn vagy a szomszédos mezőkön belül) az állatkertek légáramlatokkal vagy esőpermettel történő terjesztésével, és nagy távolságokig - gumók ültetésével vagy szállított paradicsomgyümölcsökkel. Az első módszer a betegség fókuszának kiterjesztését írja elő, a második - új gócok létrehozását az elsődleges helyektől távoli helyeken.
A paradicsomgumókkal és gyümölcsökkel való fertőzés terjedése nemcsak a betegség új helyeken történő megjelenéséhez járul hozzá, hanem a populációk genetikai sokféleségének fő forrása is. A moszkvai régióban burgonyát termesztenek, amelyet Oroszország és Nyugat-Európa különböző régióiból hoznak. A paradicsomgyümölcsöket Oroszország déli régióiból (Asztrakhan régió, Krasznodar régió, Észak-Kaukázus) hozzák. A paradicsommagokat, amelyek fertőzésforrásként is szolgálhatnak (Rubin et al., 2001), Oroszország déli régióiból, Kínából, európai országokból és más országokból is importálnak.
E. Mayr (1974) számításai szerint a mutációk által okozott genetikai változások a helyi populációban ritkán haladják meg a lokuszonkénti 10-5 értéket, míg a nyitott populációkban a gének ellenáramlása miatt a csere legalább 10-3 - 10-4.
A fertőzött gumókban történő migráció felelős a P. infestans Európába történő bejutásáért, amely a világ minden olyan régiójára kiterjed, ahol burgonyát termesztenek; ők okozták a legsúlyosabb népességváltozásokat. A burgonya késői gyulladása az Orosz Birodalom területén szinte egyidőben jelent meg Nyugat-Európában való megjelenésével.
Mivel a betegséget először 1846-1847-ben figyelték meg a balti államokban, és csak a következő években terjedt el Fehéroroszországban és Oroszország északnyugati régióiban, nyugat-európai eredete nyilvánvaló. Az óvilág első késői gyulladásának forrása nem annyira nyilvánvaló. A Fry és mtsai (Fry és mtsai, 1992; Fry, Goodwin, 1995, Goodwin és mtsai, 1994) hipotézise azt sugallja, hogy a parazita először Mexikóból érkezett Észak-Amerikába, ahol elterjedt a növényeken, majd Nyugat-Európába szállította. (7. ábra).
Az ismételt sodródás eredményeként (a "szűk keresztmetszet" kettős hatása) egyetlen klónok kerültek Európába, amelynek utódai pandémiát okoztak az Óvilág egész területén, ahol burgonyát termesztenek. Ennek a hipotézisnek a bizonyítékaként a szerzők egyrészt csak egyfajta párosodás (A1) mindenütt előfordulását, másrészt a különböző régiókból származó vizsgált törzsek genotípusainak homogenitását idézik elő (mindegyik molekuláris markereken alapszik, beleértve 2 izozim lokuszt, DNS ujjlenyomat mintákat és a mitokondriális DNS szerkezete azonos és megfelel az USA-ban leírt US-1 klónnak). Egyes adatok azonban kétségeket ébresztenek a megállapított hipotézis legalább néhány rendelkezésével kapcsolatban. Az 40-es évek első epifitotikus periódusában fertőzött herbárium burgonyamintákból izolált P. infestans mitokondriális DNS elemzése azt mutatta, hogy a mitokondriális DNS szerkezetében különböznek az US-1 klóntól, amely ezért legalább nem az egyetlen fertőzésforrás Európában (Ristaino et al, 2001).
A késői gyulladásos helyzet a XX. Század 80-as éveiben ismét romlott. A következő változások történtek:
1) A lakosság átlagos agresszivitása nőtt, ami különösen a kései sértés legártalmasabb formájának - a levélnyél és a szár károsodásának - széles körű elterjedéséhez vezetett.
2) A burgonya késői fertőzésének ideje eltolódott - július végétől július elejéig, sőt június végéig.
3) Az A2 párzási típus, amely korábban az Óvilágban hiányzott, mindenütt elterjedt.
A változásokat két esemény előzte meg: az új metalaxil gombaölő szer (Schwinn és Staub, 1980) tömeges felhasználása és Mexikó megjelenése a burgonya világexportőreként (Niederhauser, 1993). Ennek megfelelően a populáció változásának két okát vetették fel: a párzási típus átalakulását a metalaxil hatására (Ko, 1994), valamint új, Mexikóból származó fertőzött gumókkal rendelkező törzsek tömeges bevezetését (Fry és Goodwin, 1995). Bár a metalaxil hatására kialakuló párzási típusok közötti átalakításokat nemcsak Ko, hanem a Moszkvai Állami Egyetem laboratóriumában végzett munkák során is megszerezték (Savenkova, Chherepennicova-Anikina, 2002), a második hipotézis előnyösebb. A második típusú párzás megjelenésével együtt komoly változások történtek az orosz P. infestans törzsek genotípusaiban, ideértve a semleges géneket (izozim és RFLP lókuszok), valamint a mitokondriális DNS szerkezetét. Ezeknek a változásoknak a komplexuma nem magyarázható a metalaxil hatásával, sokkal inkább új törzsek importálódtak Mexikóból, amelyek agresszívebbek (Kato et al., 1997), a régi törzseket (US-1) kiszorítva, dominánssá válva a populációkban. Az európai populációk összetételének változása nagyon rövid idő alatt - 1980 és 1985 között - megtörtént (Fry et al., 1992). A volt Szovjetunió területén „új törzseket” találtak Észtországból származó gyűjteményekben 1985-ben, vagyis korábban, mint Lengyelországban és Németországban (Goodwin et al., 1994). Legutóbb az oroszországi "régi US-1 törzset" izolálták egy fertőzött paradicsomtól a moszkvai régióban 1993-ban (Dolgova et al., 1997). Franciaországban is „régi” törzseket találtak a paradicsomtelepítésekben egészen a 90-es évek elejéig, vagyis azután, hogy régóta eltűntek a burgonyán (Leberton és Andrivon, 1998). A P. infestans törzsekben bekövetkezett változások sok tulajdonságot érintettek, beleértve a gyakorlati szempontból is kiemelkedő jelentőségű tulajdonságokat, és fokozták a késői fertőzés káros hatásait.
Szexuális rekombináció
Annak érdekében, hogy a szexuális rekombináció hozzájáruljon a változékonysághoz, először is kétfajta párzást kell alkalmazni a populációban 1: 1-hez közeli arányban, másrészt a kezdeti populáció-variabilitás jelenlétére.
A párzási típusok aránya nagyon eltérő a különböző populációkban, sőt a különböző években is egy populációban (9,10., 90. táblázat). Az ilyen drasztikus változások okai a párzási típusok gyakoriságában a populációkban (mint például Oroszországban vagy Izraelben a múlt század 2002-es évek elején) nem ismertek, de úgy gondolják, hogy ennek oka a versenyképesebb klónok bevezetése (Cohen, XNUMX).
Néhány közvetett adat jelzi a szexuális folyamat lefolyását bizonyos években és bizonyos régiókban:
1) A moszkvai régió populációinak vizsgálata azt mutatta, hogy 13 populációban, amelyekben az A2 párzási típus aránya kevesebb volt, mint 10%, a három izozim lokuszra számított összes genetikai sokféleség 0,08, és 14 populációban, amelyekben az A2 aránya meghaladta 30%, a genetikai diverzitás kétszer olyan magas volt (0,15) (Elansky et al., 1999). Így minél nagyobb a nemi kapcsolat valószínűsége, annál nagyobb a populáció genetikai sokfélesége.
2) Izraelben (Cohen et al., 1997) és Hollandiában megfigyelték a kapcsolatot a populációk párzási típusainak aránya és az oospore képződés intenzitása között.
(Flier és mtsai, 2004). Vizsgálataink kimutatták, hogy azokban a populációkban, amelyekben az A2 párzási típusú izolátumok 62, 17, 9 és 6% -ot tettek ki, az oosporákat a vizsgált burgonyalevelek 78, 50, 30, illetve 15% -ában (2 vagy több foltot) találtuk.
A 2 vagy több foltot tartalmazó minták lényegesen gyakrabban tartalmaztak oosporákat, mint az 1 foltos minták (a minták 32, illetve 14% -a) (Apryshko et al., 2004).
Az oosporák sokkal gyakoribbak voltak a burgonyanövény középső és alsó rétegének leveleiben (Mytsa et al., 2015; Elansky et al., 2016).
3) Egyes régiókban egyedülálló genotípusokat fedeztek fel, amelyek előfordulása nemi rekombinációval társul. Így Lengyelországban 1989-ben és Franciaországban 1990-ben a glükóz-6-
foszfát-izomeráz (GPI 90/90). Mivel korábban 10 évig csak 90/100 heterozigótákkal találkoztunk, a homozigóta a szexuális rekombinációnak tulajdonítható (Sujkowski et al., 1994). Kolumbiában (USA) elterjedtek az A2 és GPI 100/110, valamint az A1 GPI 100/100 kombinációja, azonban az 1994. szezon végén (augusztus 16. és szeptember 9.) rekombináns genotípusú törzsek (A1 GPI 100/110 és A2 GPI 100/100) (Miller et al., 1997).
4) Néhány lengyelországi (Sujkowski et al., 1994) és az észak-kaukázusi (Amatkhanova et al., 2004) populációban az ujjlenyomat-DNS-lokuszok és az allozim-protein-lokuszok eloszlása megfelel a Hardy-Weinberg-eloszlásnak, ami
arról, hogy a szexuális rekombináció milyen mértékben járul hozzá a populációk változékonyságához. Oroszország más régióiban nem találtak megfelelést a Hardy-Weinberg-eloszlásnak a populációkban, de kimutatták az összekapcsolódási egyensúly hiányát, ami a klonális szaporodás túlsúlyára utal (Elansky et al., 1999).
5) A különböző párzási típusokkal (A1 és A2) rendelkező törzsek genetikai változatossága (GST) alacsonyabb volt, mint a különböző populációk között (Sujkowski et al., 1994), ami közvetetten szexuális keresztezésre utal.
Ugyanakkor a szexuális rekombináció hozzájárulása a népesség sokféleségéhez nem lehet túl magas. Ezt a hozzájárulást a moszkvai régió lakosságára számították ki (Elansky et al., 1999). Lewontin (1979) számításai szerint „a rekombináció, amely két lókuszból képes új variánsokat előállítani olyan frekvenciával, amely nem haladja meg heterozigozitásaik szorzatát, csak akkor válik hatékonnyá, ha a két allél heterozigozitásának értékei már magasak”.
Ha a moszkvai régióra jellemző kétféle párosítás aránya 4: 1, a rekombinációs frekvencia 0,25 lesz. Annak a valószínűsége, hogy a keresztezett törzsek a vizsgált populációkban a három vizsgált izozim lókusz közül kettőnél heterozigótaak, 0,01 volt (2 törzs 177-ből). Következésképpen a rekombináció eredményeként bekövetkező kettős heterozigóták előfordulásának valószínűsége nem haladhatja meg a szorzatukat szorozva a keresztezés valószínűségével (0,25x0,02x0,02) = 10-4, azaz. a szexuális rekombinánsok általában nem esnek a vizsgált törzsmintába. Ezeket a számításokat a moszkvai régió populációira készítették, amelyeket viszonylag nagy változékonyság jellemzett. Az olyan monomorf populációkban, mint a szibériai, a szexuális folyamat, még ha az egyes populációkban is bekövetkezik, nem befolyásolhatja genetikai sokféleségüket.
Ezenkívül a P. infestans-t a meiosisban gyakori kromoszóma-eltérés jellemzi, ami aneuploidiához vezet (Carter et al., 1999). Az ilyen jogsértések csökkentik a hibridek termékenységét.
Parasexuális rekombináció, mitotikus génkonverzió
A P. infestans törzsek különböző növekedésgátlókkal szembeni rezisztenciájának mutációival történő fúziójával végzett kísérletek során mindkét inhibitorra rezisztens misolátok megjelenését találták (Shattock és Shaw, 1975; Dyakov, Kuzovnikova, 1974; Kulish, Dyakov,
1979). Két növekedésgátlóval szemben rezisztens törzsek a micélium heterokariotizációjának eredményeként keletkeztek, és ebben az esetben a mononukleáris zoosporák szaporodása során hasítottak (Judelson, Ge Yang, 1998), vagy nem hasítottak monozosporos utódokban, mert tetraploidok voltak (mivel a kezdeti izolátumok diploid sejtek) , 1979). A heterozigóta diploidok nagyon alacsony frekvencián szegregálódtak a haploidizáció, a kromoszóma nem-diszjunkció és a mitotikus kereszteződés miatt (Poedinok et al., 1982). Ezeknek a folyamatoknak a gyakorisága növelhető a heterozigóta diploidokra gyakorolt bizonyos hatások (például csírázó spórák UV-besugárzása) segítségével.
Bár a kettős rezisztenciájú vegetatív hibridek képződése nemcsak in vitro, hanem mutánsok keverékével fertőzött burgonyagumókban is előfordul (Kulish és mtsai., 1978), meglehetősen nehéz felmérni a parasexuális rekombináció szerepét az új genotípusok generálásában a populációkban. A haploidizáció, a kromoszómák nem disszjunkciója és a mitotikus kereszteződés miatt a szegregánsok képződésének gyakorisága elhanyagolható (kevesebb, mint 10-3).
A heterozigóta törzsek homozigóta szegregánsainak megjelenése mind a mitotikus keresztezésen, mind a mitotikus génkonverzión alapulhat, amely a P. sojae-ban a lokusztól függően 3 x 10-2 - 5 x 10-5 gyakorisággal fordul elő, a törzstől függően (Chamnanpunt et al. , 2001).
Bár a heterokarionok és a heterozigóta diploidok előfordulási gyakorisága váratlanul magasnak bizonyult (elérte a tíz százalékot), ez a folyamat csak akkor következik be, ha az azonos törzsből nyert mutáns kultúrákat összekapcsolják. Különböző, a természettől elkülönített törzsek alkalmazása esetén a heterokariotizáció a vegetatív inkompatibilitás jelenléte miatt nem következik be (vagy nagyon alacsony gyakorisággal fordul elő) (Poedinok és Dyakov, 1981; Anikina és mtsai, 1997b; Cherepennikova-Anikina és mtsai, 2002). Következésképpen a parasexuális rekombináció szerepe csak az intraclonalis rekombinációra redukálható a heterozigóta magokban és az egyes gének homozigóta állapotba való átmenete szexuális folyamat nélkül. Ez a folyamat epidemiológiai jelentőségű lehet olyan törzsekben, amelyeknél recesszív vagy félig domináns fungicid rezisztencia mutációk vannak. A parasexuális folyamat következtében homozigóta állapotba való átmenet növeli a mutáció hordozójának ellenállását (Dolgova, Dyakov, 1986).
A gének introgressziója
A heterothallus fajok, a Phytophthora képesek kereszteződni a hibrid oosporák képződésével (lásd Vorob'eva és Gridnev, 1983; Sansome és mtsai, 1991; Veld és mtsai, 1998). A két Phytophthora faj természetes hibridje annyira agresszív volt, hogy éger ezereket megölt az Egyesült Királyságban (Brasier et al., 1999). A P. infestans előfordulhat a nemzetség más fajaival (P. erythroseptica, P. nicotianae, P. Cactorum stb.) A közönséges gazdanövényeken és a talajban, de az irodalomban kevés információ található az interspecifikus hibridek lehetőségéről. Laboratóriumi körülmények között hibrideket nyertünk P. infestans és P. Mirabilis között (Goodwin és Fry, 1994).
9. táblázat: Az A2 párzástípusú P. infestans törzsek aránya a világ különböző országaiban az 1990 és 2000 közötti időszakban (a nyílt irodalmi források és a www.euroblight.net, www.eucablight.org oldalak adatai szerint)
Ország | 1990 | 1991 | 1992 | 1993 | 1994 | 1995 | 1996 | 1997 | 1998 | 1999 | 2000 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Fehéroroszország | 33 (12) | 34 (29) | |||||||||
Belgium | 15 (49 *) | 6 (66) | 20 (86) | ||||||||
Ecuador | 0 (13) | 0 (12) | 0 (19) | 0 (21) | 12 (41) | 25 (39) | 15 (75) | 22 (73) | 25 (68) | 0 (35) | |
Észtország | 8 (12) | ||||||||||
Anglia | 4 (26) | 3 (630) | 9 (336) | ||||||||
Finnország | 0 (15) | 19 (117) | 12 (16) | 21 (447) | 6 (509) | 9 (432) | 43 (550) | ||||
Franciaország | 0 (35) | 0 (56) | 0 (83) | 0 (67) | 0 (86) | 2 (135) | 7 (156) | 6 (123) | 0 (73) | 0 (285) | 0 (135) |
Magyarország | 72 (32) | ||||||||||
Írország | 4 (145) | ||||||||||
Északi. Írország | 10 (41) | 9 (58) | 1 (106) | 0 (185) | 0 (18) | 0 (56) | 0 (35) | 0 (26) | |||
Hollandia | 7 (41) | 5 (276) | 24 (377) | 44 (353) | 23 (185) | ||||||
Norvégia | 25 (446) | 28 (156) | 8 (39) | 18 (257) | 38 (197) | ||||||
Peru | 0 (34, 1984 -86) | 0 (287, 1997-98) | 0 (112) | 0 (66) | |||||||
Lengyelország | 19 (180) | 21 (142) | 33 (256) | 26 (149) | 35 (70) | ||||||
Skócia | 25 (147) | 11 (163) | 22 (189) | 5 (22) | |||||||
Svédország | 25 (263) | 62 (258) | 49 (163) | ||||||||
Wales | 0 (16) | 7 (97) | 0 (48) | 0 (25) | |||||||
Korea | 36 (42) | 10 (130) | 15 (98) | ||||||||
Kína | 20 (142, 1995-98) | 0 (6) | 0 (8) | 0 (35) | |||||||
Colombia | 0 (40, 1994-2000) | ||||||||||
Uruguay | 100 (25, 1998-99) | ||||||||||
Marokkó | 60 (108, 1997-2000) | 52 (25) | 42 (40) | ||||||||
Сербия | 76 (37) | ||||||||||
Mexikó (Toluca) | 28 (292, 1988-89) | 50 (389, 1997-98) |
10. táblázat: Az A2 párzási típusú P. infestans törzsek aránya a világ különböző országaiban a 2000 és 2011 közötti időszakban
Ország | 2001 | 2002 | 2003 | 2004 | 2005 | 2006 | 2007 | 2008 | 2009 | 2010 | 2011 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Ausztria | 65 (83) | ||||||||||
Fehéroroszország | 42 (78) | ||||||||||
Belgium | 20 (102 *) | 4 (32) | 50 (14) | 25 (16) | 62 (13) | 54 (26) | 70 (54) | 30 (23) | 29 (35) | 62 (71) | 45 (49) |
Svájc | 89 (19) | ||||||||||
Cseh Köztársaság | 35 (31) | 54 (64) | 38 (174) | 12 (80) | |||||||
Németország | 95 (53) | ||||||||||
Dánia | 48 (52) | ||||||||||
Ecuador | 5 (178) | 6 (108) | 9 (121) | 18 (94) | 2 (44) | 0 (66) | 5 (47) | ||||
Észtország | 54 (25) | 0 (24) | 33 (62) | 45 (140) | 25 (100) | 12 (103) | |||||
Anglia | 4 (47) | 10 (96) | 31 (55) | 55 (790) | 68 (862) | 70 (552) | 68 (299) | ||||
Finnország | 47 (162) | 12 (218) | 42 | ||||||||
Franciaország | 0 (186) | 4 (108) | 8 (61) | 22 (103) | 33 (303) | 65 (378) | 74 (331) | 75 (125) | 75 (12) | ||
Magyarország | 48 (27) | 48 (90) | 9 | 7 | |||||||
Északi. Írország | 0 (38) | 0 (58) | 0 (40) | 0 (24) | 5 (54) | 0 (18) | 27 (578) | 45 (239) | 36 (213) | 82 (60) | 10 (80) |
Hollandia | 66 (24) | 93 (15) | 91 (11) | ||||||||
Norvégia | 39 (328) | 3 (115) | 12 (19) | ||||||||
Peru | 0 (36) | ||||||||||
Lengyelország | 25 (46) | 10 (30) | 85 (20) | 38 (44) | 75 (66) | 55 (56) | 65 (35) | 72 (81) | 85 (21) | ||
Skócia | 3 (213) | 2 (474) | 24 (135) | 86 (337) | 88 (386) | 74 (172) | |||||
Svédország | 60 (277) | 39 (87) | |||||||||
Szlovákia | 0 (36) | 14 (26) | 62 (26) | 0 (26) | |||||||
Wales | 25 (12) | 68 (106) | 80 (88) | 92 (143) | 75 (45) | ||||||
Korea | 46 (26) | ||||||||||
Brazília | 0 (49) | 0 (30) | |||||||||
Kína | 10 (30) | 0 (6) | 0 (6) | ||||||||
Vietnam | 0 (294, 2003-04) | ||||||||||
Uganda | 0 (8) |
A populációk genotípusos összetételének dinamikája
A P. infestans populációk genotípusos összetételében változások történhetnek más régiókból származó új klónok vándorlása, mezőgazdasági gyakorlatok (fajtaváltás, gombaölő szerek alkalmazása) és az időjárási viszonyok hatására. A külső hatások az életciklus különböző szakaszaiban különböző klónokra hatnak, ezért a populációk évente ciklikus változásokat tapasztalnak a szelekció alá eső gének gyakoriságában, a génlendülés és -szelekció domináns szerepének változása miatt.
A fajta hatása
A vertikális rezisztencia hatékony génjeivel rendelkező új fajták (R-gének) erőteljes szelektív tényező, amely kiválasztja a komplementer virulencia génekkel rendelkező klónokat a P. infestans populációkban. A burgonyafajtában nem specifikus rezisztencia hiányában, amely gátolja a kórokozó populáció növekedését, a populációban domináns klónok helyettesítésének folyamata nagyon gyorsan megtörténik. Így az R3 rezisztencia gént tartalmazó Domodedovsky fajta moszkvai régiójában való elterjedése után az e fajtához virulens klónok gyakorisága egy év alatt 0,2-ről 0,82-re nőtt (Dyakov és Derevjagina, 2000).
A populációkban a virulencia gének (patotípusok) gyakoriságának változása azonban nemcsak a termesztett burgonyafajták hatására következik be. Például Fehéroroszországban 1977-ig az 1. és 4. virulencia génnel rendelkező klónok domináltak, amit az R1 és R4 rezisztencia génnel rendelkező burgonyafajták termesztése okozott (Dorozhkin, Belskaya, 1979). A XX. Század 70-es éveinek végén azonban klónok jelentek meg különböző virulencia génekkel és azok kombinációival, és a komplementer rezisztencia géneket soha nem használták a burgonyatenyésztésben (extra virulencia gének) (Ivanyuk et al., 2002). Az ilyen klónok megjelenésének oka nyilvánvalóan a fertőző anyagok Mexikóból burgonyagumókkal történő Európába vándorlásának köszönhető. Otthon ezek a klónok nemcsak termesztett burgonyán, hanem különféle rezisztenciagéneket hordozó vadon élő fajokon is kifejlődtek, ezért sok virulencia gén kombinációja volt szükséges a genomban a túléléshez ezekben a körülmények között.
Ami a nem specifikus rezisztenciával rendelkező fajtákat illeti, azok a kórokozó szaporodási sebességének csökkentésével késleltetik populációinak evolúcióját, ami, mint már említettük, a szám függvénye. Mivel az agresszivitás poligén, a klónok, amelyek nagyobb számú gént tartalmaznak az "agresszivitás" érdekében, annál hamarabb felhalmozódnak, annál nagyobb a populáció mérete. Ezért az erősen agresszív fajok nem a nemspecifikus rezisztenciával rendelkező termesztett fajtákhoz való alkalmazkodás termékei, éppen ellenkezőleg, nagyobb valószínűséggel észlelhetők a nagyon fogékony fajták ültetvényein, amelyek a parazita spórák felhalmozói.
Így Oroszországban a P. Infestans legagresszívabb populációit az éves epiphytoties zónákban találták (Szahalin, Leningrád és Brjanszk körzet populációi). Ezen populációk agresszivitása nagyobbnak bizonyult, mint a mexikói (Filippov et al., 2004).
Emellett a rezisztens fajták leveleiben kevesebb oospora képződik, mint a fogékonyaknál (Hanson és Shattock, 1998), vagyis a fajta nem specifikus rezisztenciája csökkenti a parazita rekombinációs képességeit és az alternatív telelési módszerek lehetőségét is.
Gombaölő szerek hatása
A gombaölők nemcsak a fitopatogén gombák számát csökkentik, azaz befolyásolják populációik mennyiségi jellemzőit, de megváltoztathatják az egyes genotípusok gyakoriságát is, azaz befolyásolják a populációk minőségi összetételét. A fungicidek hatására változó populációk legfontosabb mutatói a következők: a fungicidekkel szembeni rezisztencia változásai, az agresszivitás és a virulencia változásai, valamint a reproduktív rendszerek változásai.
A fungicidek hatása a populációk rezisztenciájára és agresszivitására
Ennek a hatásnak a mértékét mindenekelőtt az alkalmazott fungicid típusa határozza meg, amely feltételesen felosztható poliszitára, oligozitra és monozitra.
Az előbbi tartalmazza a legtöbb kontakt gombaölőt. A velük szembeni ellenállást (ha ez egyáltalán lehetséges) nagyszámú, nagyon gyengén expresszív gén szabályozza. Ezek a tulajdonságok határozzák meg a populáció ellenálló képességének látható változásainak hiányát a fungicidekkel végzett kezelést követően (bár egyes kísérletekben a rezisztencia némi növekedését sikerült elérni). A kontakt fungicidekkel végzett permetezés után megmaradt gombapopuláció két törzscsoportból áll:
1) A gyógyszerrel nem kezelt növényi területeken megőrzött törzsek. Mivel nem volt kapcsolat a fungiciddel, ezen törzsek agresszivitása és rezisztenciája nem változik.
2) A fungiciddel érintkező törzsek, amelyek koncentrációja az érintkezési pontokban alacsonyabb volt, mint a halálos. Mint fentebb említettük, a populáció ezen részének ellenállása sem változik, azonban a gombaölő szubletális koncentrációban még a gombasejt anyagcseréjére, az általános alkalmasságra és parazita komponensére, agresszivitására, csökkenésére gyakorolt részleges káros hatása miatt csökken (Derevyagina és Dyakov, 1990).
Így még a populációnak egy része, amely nem halt meg, ki volt téve a gombaölő szerrel, gyenge agresszivitással rendelkezik, és nem lehet epifitotikum forrása. Ezért az óvatos kezelés, amely csökkenti a fungiciddel nem érintkező népesség arányának gyakoriságát, a védintézkedések sikerességének feltétele. Az oligozit fungicidekkel szembeni ellenállást számos additív gén szabályozza.
Az egyes gének mutációja a rezisztencia bizonyos fokú növekedéséhez vezet, és a rezisztencia teljes foka az ilyen mutációk hozzáadásának köszönhető. Ezért az ellenállás növekedése lépésenként történik. A rezisztencia fokozatos növekedésére példa a dimethomorph gombaölő szerrel szembeni rezisztencia mutációi, amelyet széles körben használnak a burgonya késői fertőzés elleni védelmére. A dimetomorf ellenállás poligénes és additív. Az egylépéses mutáció kissé növeli az ellenállást.
Minden következő mutáció csökkenti a célméretet és következésképpen a későbbi mutációk gyakoriságát (Bagirova és mtsai, 2001). Az oligozit gombaölővel végzett többszöri kezelés után a populáció átlagos rezisztenciájának növekedése lépésenként és fokozatosan történik. Ennek a folyamatnak a sebességét legalább három tényező határozza meg: a rezisztencia gének mutációjának gyakorisága, a rezisztencia együtthatója (a rezisztens törzs letális dózisának aránya az érzékenyhez viszonyítva), valamint a rezisztencia gének mutációinak hatása a fitneszre.
Minden egyes további mutáció előfordulási gyakorisága alacsonyabb, mint az előző, ezért a folyamat csillapító jellegű (Bagirova et al., 2001). Ha azonban rekombinációs folyamatok (szexuális vagy parasexuális) fordulnak elő a populációban, akkor lehetséges a szülők különböző mutációinak kombinálása hibrid törzsben és a folyamat felgyorsítása. Ezért a panmix populációk gyorsabban szereznek rezisztenciát, mint az agamic populációk, az utóbbiakban pedig azok a populációk, amelyekben nincs vegetatív inkompatibilitási korlát, gyorsabban, mint az ilyen akadályokkal elválasztott populációkban. Ebben a tekintetben a törzsek jelenléte a párzási típusokban különbözõ populációkban felgyorsítja az oligozit fungicidekkel szembeni rezisztencia megszerzésének folyamatát.
A második és a harmadik tényező nem járul hozzá a dimetomorf-rezisztens törzsek gyors felhalmozódásához a populációkban. Minden következő mutáció megközelítőleg megduplázza az ellenállást, ami jelentéktelen, ugyanakkor csökkenti a mesterséges környezet növekedési sebességét és az agresszivitást is (Bagirova et al., 2001; Stem, Kirk, 2004). Talán éppen ezért a természetes P. infestans törzsek között gyakorlatilag nincsenek rezisztens törzsek, még azok sem, amelyeket a dimethomorphal kezelt burgonyaültetvényekből gyűjtöttek.
Az oligozit fungiciddel kezelt populáció két törzscsoportból is áll: azokból, amelyek nem érintkeztek a fungiciddel, és ezért nem változtatták meg az eredeti tulajdonságokat (ha ebben a csoportban vannak rezisztens törzsek, akkor az érzékeny törzsek nagyobb agresszivitása és versenyképessége miatt nem halmozódnak fel), és a fungicid szubletális koncentrációival érintkező törzsek. Ez utóbbiak között lehetséges a rezisztens törzsek felhalmozódása, mert itt előnyeik vannak az érzékenyekkel szemben.
Ezért az oligozit gombaölő szerek alkalmazásakor nem annyira az alapos kezelés a fontos, mint a gyógyszer magas koncentrációja, többszöröse a letális dózisnak, mert lépésenkénti mutagenezissel a mutált törzsek kezdeti rezisztenciája alacsony.
Végül, a monozit fungicidekkel szembeni rezisztencia mutációi nagyon expresszívek, vagyis egy mutáció magas rezisztenciaszintről számolhat be, az érzékenység teljes elvesztéséig. Ezért a populációk ellenállásának növekedése nagyon gyorsan bekövetkezik.
Ilyen fungicidekre példa a fenilamidok, beleértve a leggyakoribb fungicidet, a metalaxilt. A vele szembeni rezisztencia mutációi nagy gyakorisággal fordulnak elő, és a mutánsokban a rezisztencia mértéke nagyon magas - ezer vagy annál nagyobb mértékben haladja meg az érzékeny törzset (Derevyagina et al., 1993). Noha a rezisztens mutánsok növekedési üteme és agresszivitása a szisztémás fungicid fogékony törzsek pusztulásának hátterében csökken, a rezisztens populáció száma gyorsan növekszik, és agresszivitása ezzel párhuzamosan növekszik. Ezért a gombaölő szer több éves használata után a rezisztens törzsek agresszivitása nemcsak megegyezhet az érzékenyek agresszivitásával, hanem meghaladhatja azt is (Derevyagina és Dyakov, 1992).
A szexuális rekombinációra gyakorolt hatás
Mivel az A2 párzási típus gyakori előfordulása a P. infestans populációkban egybeesett a metalaxil intenzív használatával a késői fáklya ellen, feltételeztük, hogy a metalaxyl párosodási típusú átalakulást vált ki. A P. parasitica-ban egy ilyen átalakulást Chloroneb és metalaxyl hatására kísérletileg igazoltak (Ko, 1994). Alacsony metalaxil-koncentrációjú táptalajon végzett egyetlen átjutás homotallikus izolátumok kialakulásához vezetett az A1 párzási típusú metalaxilra érzékeny P. infestans törzsből (Savenkova és Cherepnikova-Anikina, 2002). A nagyobb metalaxil-koncentrációjú táptalajon végzett későbbi passzálások során egyetlen A2 párosítás típusú izolátumot sem sikerült kimutatni, ugyanakkor a legtöbb izolátum, amikor A2-izolátumokkal keresztezték, oosporák helyett, csúnya micélium-felhalmozódásokat képeztek és sterilek voltak. Az A2 párzási típusú rezisztens törzs áthaladása magas metalaxil-koncentrációjú táptalajokon lehetővé tette számunkra a párzási típusú változások három formájának kimutatását: 1) teljes sterilitás A1 és A2 izolátumokkal való keresztezéskor; 2) homotallizmus (oosporák kialakulása a monokultúrában); 3) az A2 párzási típus átalakítása A1-be. Így a metalaxil okozhat változásokat a párzási típusokban a P. infestans populációkban, és következésképpen szexuális rekombinációt okozhat bennük.
A vegetatív rekombinációra gyakorolt hatások
Néhány antibiotikum-rezisztencia gén növelte a hifális heterokariotizáció és a nukleáris diploidizáció gyakoriságát (Poedinok és Dyakov, 1981). Amint azt korábban megjegyeztük, a hifák heterokariotizálása a P. infestans különböző törzseinek fúziója során nagyon ritkán fordul elő a vegetatív inkompatibilitás jelensége miatt ebben a gombában. Egyes antibiotikumokkal szembeni rezisztencia génjeinek azonban lehetnek mellékhatásai, amelyek a vegetatív inkompatibilitás leküzdésében fejeződnek ki. Ezt a tulajdonságot az 1S-1 mutáns sztreptomicin-rezisztencia gén birtokolta. Az ilyen mutánsok jelenléte a fitoftóra szántóföldi populációiban növelheti a törzsek közötti génáramlást, és felgyorsíthatja a teljes populáció alkalmazkodását új fajtákhoz vagy gombaölő szerekhez.
Bizonyos fungicidek és antibiotikumok befolyásolhatják a mitotikus rekombináció gyakoriságát, ami megváltoztathatja a populációk genotípusának gyakoriságát is. A széles körben alkalmazott fungicid benomil kötődik a béta-tubulinhoz, egy olyan fehérjéhez, amelyből a citoszkeleton mikrotubulusai épülnek fel, és ezáltal megzavarja a kromoszóma szétválasztásának folyamatait a mitózis anafázisában, növelve a mitotikus rekombináció gyakoriságát (Hastie, 1970).
A para-fluor-fenilalanin gombaölő szer, amelyet a szilfák holland betegségének kezelésére használnak, ugyanazzal a tulajdonsággal rendelkezik. A para-fluor-fenil-alanin növelte a rekombináció gyakoriságát a heterozigóta diploidok P. infestans-ban (Poedinok és mtsai., 1982).
Ciklikus változások a populációk genotípusos összetételében a P. infestans életciklusában
A P. infestans klasszikus fejlődési ciklusa a mérsékelt égövön 4 fázisból áll.
1) A populáció exponenciális növekedésének fázisa (policiklusos fázis) rövid generációkkal. Ez a szakasz általában júliusban kezdődik és 1,5-2 hónapig tart.
2) A népesség növekedésének megállításának fázisa a nem érintett szövetek arányának hirtelen csökkenése vagy a kedvezőtlen időjárási viszonyok miatt. Ez a szakasz azokban a gazdaságokban, amelyek korai betakarítás előtti levéleltávolítást végeznek, kiesik az éves ciklusból.
3) A gumók telelésének fázisa, amelyet a gumók véletlenszerű fertőzése, a bennük lévő fertőzések lassú fejlődése, a gumók újbóli fertőzésének hiánya, az érintett gumók rothadása és selejtezése okozta populáció nagyságának jelentős csökkenése kísér, normál tárolási körülmények között.
4) A talajban és a palántákon végbemenő lassú fejlődés fázisa (monociklusos fázis), amelyben a termelés időtartama elérheti egy vagy több hónapot (május vége - július eleje). Általában ilyenkor a beteg leveleket speciális megfigyelésekkel is nehéz felismerni.
Az exponenciális populáció növekedésének fázisa (policiklusos fázis)
Számos megfigyelés (Pshedetskaya, Kozubova, 1969; Borisenok, 1969; Osh, 1969; Dyakov, Suprun, 1984; Rybakova, Dyakov, 1990) azt mutatta, hogy az epifitózis kezdetén alacsony virulens és kissé agresszív klónok dominálnak, amelyeket később virulensebb és agresszívebbek váltanak fel. a populáció agresszivitásának növekedési üteme magasabb, annál kevésbé ellenálló a gazdanövény fajtája.
A populáció növekedésével nő mind a kereskedelmi fajtákba bevitt szelektíven fontos gének (R1-R4), mind a szelektíven semleges (R5-R11) gének koncentrációja. Tehát a Moszkva melletti populációkban 1993-ban az átlagos virulencia július végétől augusztus közepéig 8,2-ről 9,4-re nőtt, és a legnagyobb növekedést az R5 szelektíven semleges virulencia gén esetében tapasztalták (a virulens klónok 31-ről 86% -ára) (Smirnov, 1996 ).
A népesség növekedési ütemének csökkenésével együtt jár a populáció parazita aktivitásának csökkenése. Ezért depressziós években mind a fajok teljes száma, mind az erősen virulens fajok aránya alacsonyabb, mint az epifitotikus versenyeken (Borisenok, 1969). Ha az epifitózis magasságában az időjárási körülmények kedvezőtlenre változnak a késői sértéshez, és csökken a burgonya fertőzés, akkor csökken az erősen virulens és agresszív klónok koncentrációja is (Rybakova et al., 1987).
A populáció virulenciáját és agresszivitását befolyásoló gének gyakoriságának növekedése annak köszönhető, hogy a vegyes populációban virulensebb és agresszívebb klónok választódnak ki. A szelekció bemutatására kifejlesztettek egy módszert a semleges mutációk elemzésére, amelyet sikeresen alkalmaztak az élesztő (Adams et al., 1985) és a Fusarium graminearum (Wiebe és mtsai, 1995) kemosztátpopulációiban.
A blasticidin S-re rezisztens mutánsok gyakorisága a P. infestans szántóföldi populációjában a populáció agresszivitásának növekedésével párhuzamosan csökkent, ami a domináns klónok változását jelzi a populáció növekedésének folyamatában (Rybakova et al., 1987).
Téli szakasz gumókban
A burgonyagumók telelésének ideje alatt a P. infestans törzsek virulenciája és agresszivitása csökken, és a virulencia csökkenése lassabban következik be, mint az agresszivitás (Rybakova és Dyakov, 1990). Nyilvánvaló, hogy a populáció méretének gyors növekedését (r-szelekció) elősegítő körülmények között az "extra" virulencia gének és a nagy agresszivitás hasznosak, ezért az epifitotikumok fejlődését a legvirulensebb és agresszívebb klónok kiválasztása kíséri. A környezet telítettségének körülményei között, amikor nem a szaporodás sebessége, hanem a fennmaradás kedvezőtlen körülmények között (K-szelekció) játszik fontos szerepet, a virulencia és az agresszivitás "extra" génjei csökkentik az erőnlétet, és az ezen génekkel rendelkező klónok elsőként pusztulnak el, így az átlagos agresszivitás és a lakosság virulenciája csökken.
Vegetációs fázis a talajban
Ez a szakasz a legtitokzatosabb az életciklusban (Andrivon, 1995). Létét pusztán spekulatív módon feltételezték - a kórokozóval hosszú távon (néha több mint egy hónapon át) történõ információk hiánya miatt - a burgonyanövények megjelenésétõl a betegség elsõ foltjainak megjelenéséig. Megfigyelések és kísérletek alapján rekonstruálták a gomba viselkedését ebben az életszakaszban (Hirst és Stedman, 1960; Boguslavskaya, Filippov, 1976).
A gomba sporulációja kialakulhat a talajban lévő fertőzött gumókon. A keletkező spórák hifákkal csíráznak, amelyek hosszú ideig vegetálhatnak a talajban. Az elsődleges (gumókon képződött) és a másodlagos (a talajban található micéliumon) spórák kapilláris áramlatokkal emelkednek a talaj felszínére, de a burgonya megfertőzésének képességét csak azután kapják meg, hogy az alsó levelei leszállnak és érintkezésbe kerülnek a talaj felszínével. Az ilyen levelek (nevezetesen a betegség első foltjai találhatók rajtuk) nem azonnal, hanem a burgonyacsúcsok hosszan tartó növekedése és fejlődése után keletkeznek.
Így a saprotrofikus vegetációs szakasz a P. infestans életciklusában is létezhet. Ha az életciklus parazita fázisában az agresszivitás a fitnesz legfontosabb összetevője, akkor a saprotrofikus fázisban a szelekció a parazita tulajdonságok csökkentésére irányul, amint ezt néhány fitopatogén gomba esetében kísérletileg kimutatták (lásd Carson, 1993). Ezért a ciklus ezen szakaszában az agresszív tulajdonságokat kell legintenzívebben elveszíteni. De mindeddig nem végeztek közvetlen kísérleteket a fenti feltételezések megerősítésére.
Az évszakos változások nemcsak a P. infestans kórokozó tulajdonságait, hanem a fungicidekkel szembeni ellenállást is befolyásolják, amely a policiklusos fázisban (az epiphytoties során) növekszik, és a téli tárolás során csökken (Derevyagina et al., 1991; Kadish és Cohen, 1992). A metalaxil-rezisztencia különösen intenzív csökkenését figyelték meg az érintett gumók ültetése és a betegség első foltjainak megjelenése között.
A fajon belüli specializáció és annak alakulása
A P. infestans járványokat okoz két kereskedelmileg fontos kultúrában, a burgonyában és a paradicsomban. A burgonya epiphytoties nem sokkal azután kezdődött, hogy a gomba új területekre lépett. A paradicsom vereségét röviddel a burgonyán való fertőzés megjelenése után is észlelték, a paradicsomon azonban csak száz évvel később - a XNUMX. század közepén - észlelték az epiphytoties-t. Itt írja Hallegli és Niederhauser a paradicsom vereségét az USA-ban
(1962): „Az 100-ös súlyos epifitózisos időszak után körülbelül 1845 évig alig vagy szinte semmilyen kísérletet nem tettek rezisztens paradicsomfajták megszerzésére. Habár a késői fertőzést először 1848-ban rögzítették a paradicsomon, a növény tenyésztői csak a betegség 1946-os erős kitörése miatt kaptak komoly figyelmet. Oroszország területén a paradicsom késői fertőzését a XIX. „A kutatók sokáig nem figyeltek erre a betegségre, mivel az nem okozott jelentős gazdasági kárt. De a 60-as és 70-es években. A paradicsom XX. Századi késői foltos epifitizálása a Szovjetunióban figyelhető meg, főleg az Alsó-Volga régióban, Ukrajnában, az Észak-Kaukázusban, Moldovában ... ”(Balashova, 1979).
Azóta a késői fertőzés paradicsompestése éves, az ipari és házi termesztés egész területén elterjedt, és hatalmas gazdasági kárt okoz ennek a növénynek. Mi történt? Miért következett be a parazita első megjelenése a burgonyán és ennek a növénynek az epifitotikus elváltozása szinte egyszerre, és miért kellett egy évszázad, mire az epifitotikum megjelent a paradicsomon? Ezek a különbségek inkább egy mexikói, mint egy dél-amerikai fertőzés forrását támasztják alá. Ha a Phytophthora infestans faj a Solanum nemzetség mexikói gumótartó fajainak parazitájaként képződött, akkor érthető, hogy a nemzetség ugyanazon szakaszába tartozó termesztett burgonya miért volt ilyen erősen érintett, de a parazitával való koevolúció hiánya miatt, amely nem fejlesztette ki a specifikus és a nem specifikus rezisztencia mechanizmusait.
A paradicsom a nemzetség egy másik szakaszához tartozik, cseréjének típusa jelentős különbségeket mutat a gumós fajoktól, ezért annak ellenére, hogy a paradicsom nincs a P. infestans élelmiszer-szakterületén kívül, legyőzésének intenzitása nem volt elegendő komoly gazdasági veszteségekhez.
Az epiphytoties paradicsomon való megjelenése a parazitában bekövetkezett súlyos genetikai változásoknak köszönhető, amelyek a parazitizmus során fokozták alkalmasságát (patogenitását). Úgy gondoljuk, hogy a paradicsom parazitálására specializálódott új forma a M. Gallegly által leírt T1 faj, amely a cseresznye paradicsom (Red Cherry, Ottawa) fajtáit érinti, ellenáll a burgonyán elterjedt T0 fajnak (Gallegly, 1952). Nyilvánvalóan olyan mutáció (vagy mutációk sorozata), amely a T0 versenyt T1 fajokká változtatta, és a paradicsom legyőzéséhez nagymértékben alkalmazkodó klónok megjelenéséhez vezetett. Mint gyakran előfordul, az egyik gazda esetében a patogenitás növekedése a másik csökkenésével járt, vagyis kezdeti, még nem teljes fajon belüli specializáció következett be - a burgonyára (T0 faj) és a paradicsomra (T1 faj).
Mi a bizonyíték erre a feltételezésre?
- Burgonya és paradicsom előfordulása. A paradicsomleveleken a T1 faj dominál, míg a burgonyaleveleken ritka. S.F.Bagirova és T.A szerint Oreshonkova (publikálatlan) a moszkvai régióban 1991-1992-ben a T1 faj előfordulása a burgonyaültetésekben 0% volt, a paradicsomültetvényekben pedig 100%; 1993-1995-ben - 33, illetve 90%; 2001-ben - 0% és 67%. Hasonló adatokat kaptak Izraelben is (Cohen, 2002). A burgonyagumóknak a T1 faj izolátumaival, valamint a T0 és T1 izolátumok keverékével történő fertőzésével végzett kísérletek azt mutatták, hogy a T1 faj izolátumai gyengén tartják fenn a gumókat, és helyettesítik őket a T0 faj izolátumával (Dyakov et al., 1975; Rybakova, 1988).
2) A T1 verseny dinamikája a paradicsomültetvényekben. A paradicsomlevelek elsődleges fertőzését a T0 faj izolátumai hajtják végre, amelyek dominálnak a fertőzés elemzésében a leveleken kialakuló első foltokban. Ez megerősíti a parazita vándorlás általánosan elfogadott sémáját: A burgonyából származó fertőzés fő tömegét a T0 faj alkotja, azonban a burgonyában tartósított T1 klónok egy része, egyszer a paradicsomon, kiszorítja a T0 fajt és az epifitózis vége felé felhalmozódik. Az is lehetséges, hogy létezik egy alternatív forrása a paradicsomleveleknek a T1 fajjal, amely nem olyan erős, mint a burgonyagumók és a levelek, de állandó. Ezért ez a forrás gyengén hat a paradicsomot megfertőző populáció genetikai szerkezetére, de ezt követően meghatározza a T1 faj felhalmozódását (Rybakova, 1988; Dyakov et al., 1994).
3) Agresszivitás a burgonyára és a paradicsomra. A paradicsom és a burgonya leveleinek mesterséges fertőzése a T0 és T1 faj izolátumaival azt mutatta, hogy az előbbi agresszívebb a burgonyára, mint a paradicsomra, az utóbbi pedig agresszívebben a paradicsomra, mint a burgonyára. Ezek a különbségek abban nyilvánulnak meg, hogy a vegyes populációból származó, nem „saját” fajból származó izolátumok elmozdulnak egy üvegházban levő leveleken (Dyakov et al., 1975) és a mezei parcellákon (Leberton et al., 1999); a minimális fertőző terhelés, a látencia periódus, a fertőző foltok mérete és a spóratermelés különbségei (Rybakova, 1988; Dyakov és mtsai, 1994; Legard és mtsai, 1995; Forbes és mtsai, 1997; Oyarzun és mtsai, 1998; Leberton és mtsai. al., 1999; Vega-Sanchez és mtsai, 2000; Knapova, Gisi, 2002; Sussuna és mtsai, 2004).
A T1 faj izolátumainak agresszivitása a rezisztenciagénnel nem rendelkező paradicsomfajtákhoz képest olyan magas, hogy ezek az izolátumok a leveleken spórák, mint tápanyag-táptalajon a fertőzött szövet nekrotizálása nélkül (Dyakov et al., 1975; Vega-Sanchez et al., 2000).
4) Virulencia burgonya és paradicsom esetében. A T1 faj a Ph1 rezisztencia génnel rendelkező cseresznye paradicsom fajtákat érinti, míg a T0 faj nem képes megfertőzni ezeket a fajtákat, azaz. szűkebb virulenciájú. A differenciálókkal kapcsolatban
A burgonya R-génjei fordított összefüggésben vannak, azaz a paradicsomlevelekből izolált törzsek kevésbé virulensek, mint a "burgonya" törzsek (11. táblázat).
5) Semleges markerek. A burgonyán és paradicsomon parazitáló P. infestans populációk semleges markereinek elemzése szintén a sokirányú intraspecifikus szelekcióról tanúskodik. A P. infestans brazil populációiban a paradicsomlevelek izolátumai az US-1, a burgonyaleveleké pedig a BR-1 vonalhoz tartoztak (Suassuna et al., 2004). Floridában (USA) 1994 óta az USA-90 klón kezdett dominálni a burgonyán (több mint 8% -os előfordulással), az US-11 és az US-17 klón pedig a paradicsomon, és utóbbi izolátumai agresszívebbek a paradicsomra, mint a burgonyára (Weingartner , Tombolato, 2004). A burgonya és a paradicsom izolátumokban a genotípus frekvenciáiban (DNS ujjlenyomatai) szignifikáns különbségeket állapítottak meg az Egyesült Államokban 1200 és 1989 között összegyűjtött 1995 P. infestans törzs esetében (Deahl et al., 1995).
Az AFLP módszerrel lehetővé vált a burgonya és a paradicsom leveléből gyűjtött 74 törzs elkülönítése 1996-1997-ben. Franciaországban és Svájcban, 7 csoportban. A burgonya és a paradicsom törzsek nem különböztek egyértelműen, de a "burgonya" törzsek genetikailag változatosabbak voltak, mint a "paradicsom" törzsek. Az előbbiek mind a hét klaszterben, az utóbbiak pedig csak négyben voltak megtalálhatóak, ami utóbbi speciálisabb genomjára utal (Knapova és Gisi, 2002).
6) Az elszigetelés mechanizmusai. Ha a parazita populációi két gazdafajon fejlődnek a specializáció „saját” gazdájukra történő szűkítése felé, akkor különféle pre- és posztmeiotikus mechanizmusok keletkeznek, amelyek megakadályozzák az interpopulációs genetikai cserét (Dyakov és Lekomtseva, 1984).
Számos tanulmány vizsgálta a szülői törzsek forrásának a hibridizáció hatékonyságára gyakorolt hatását. Amikor a Solanum nemzetség különféle fajaiból izolált törzseket keresztezték Ecuadorban (Oliva és mtsai., 2002), azt találták, hogy a vad éjjeli kagylókból származó A2 párzási típusú törzsek (EC-2 klónvonal) a paradicsom (EC vonal) -3), és a leghatékonyabban keresztezik a burgonyatörzzsel (EC-1).
Minden hibridről kiderült, hogy nem patogén. A szerzők úgy vélik, hogy a hibridizáció alacsony százaléka és a patogenitás csökkenése a hibridekben a populációk reproduktív izolációjának posztmeiotikus mechanizmusainak köszönhető.
Bagirova és mtsai (1998) kísérleteiben nagyszámú burgonya és paradicsom törzset kereszteztek a T0 és T1 fajok tulajdonságával. A paradicsomból izolált T1xT1 törzsek legtermékenyebb keresztezései (a mikroszkóp látómezőjében 36 oospora, az oospore csírázásának 44% -a), a legkevésbé hatékonyak a különböző gazdaszervezetekből izolált T0xT1 fajok keresztezései (alacsony a fejlődő és csírázott oosporák száma, nagy az abortív és fejletlen oosporák aránya) ... A burgonyából izolált T0 faj izolátumai közötti keresztezések hatékonysága közepes volt. Mivel a T0 faj törzsének fő teste a burgonyát érinti, megbízható telelési forrása van - burgonyagumó, aminek következtében az oosporák jelentősége alacsony, mint a fertőző egységek teleltető egysége a burgonyából származó populációk számára. Az adaptált "paradicsom forma" képes a paradicsomon telelni oosporák formájában (lásd alább), ezért megtartja a nemi folyamat magasabb termelékenységét. Magas termékenysége miatt a T1 önálló potenciált szerez a paradicsom elsődleges fertőzésében. A Knapova és mtsai (Knapova és mtsai, 2002) által elért eredmények ugyanúgy értelmezhetők. A burgonyából izolált törzsek és a paradicsom törzsek keresztezése adta a legtöbb oosporát - 13,8 négyzetméterenként. táptalaj (5–19 terjedéssel) és az oosporák csírázásának köztes százaléka (6,3, 0–24 terjedésű). A paradicsomból izolált törzsek keresztezése adta az oosporák legalacsonyabb százalékos arányát (7,6 4-12-es terjedéssel), csírázásuk legnagyobb százalékával (10,8). A burgonyából izolált törzsek keresztezése közbülső számú oosporát eredményezett (8,6 magas adatszóródással - 0-30) és az oosporák csírázásának legkisebb százalékát (2,7). Így a burgonyából származó törzsek kevésbé termékenyek, mint a paradicsomból származó törzsek, de az interpopulációs keresztezések nem adtak rosszabb eredményt, mint az intrapopuláció. Lehetséges, hogy a különbségek Bagirova és mtsai fenti adataival szemben. magyarázzák azzal, hogy az orosz kutatók a 90. század 90-es évek elején izolált törzsekkel, a svájci kutatók pedig a XNUMX-es évek végén izolált törzsekkel dolgoztak.
Az alacsony termékenység alapja a törzsek heteroploiditása lehet. Ha mexikói populációkban, ahol a szexuális folyamat és az oospore utódok elsődleges fertőzése rendszeres, a legtöbb vizsgált P. Infestans törzs diploid, akkor az Óvilág országaiban a ploidia polimorfizmusa figyelhető meg (di-, tri- és tetraploid törzsek, valamint heterokarióta törzsek heteroploid magokkal) és különböző típusú párzással rendelkező törzsek, azaz kölcsönösen termékenyek, különböznek a nukleáris ploidiában (Therrien és mtsai, 1989, 1990; Whittaker és mtsai, 1992; Ritch, Daggett, 1995). Az antheridia és oogonia magjainak sokfélesége lehet az oka az alacsony termékenységnek.
Ami az anasztomózisok során a hifák közötti magcserét illeti, ezt megakadályozza a vegetatív inkompatibilitás, amely az ivartalan populációkat sok genetikailag izolált klónra osztja fel (Poedinok és Dyakov, 1987; Gorbunova és mtsai, 1989; Anikina és mtsai, 1997b).
7) A populációk konvergenciája. A fenti adatok azt mutatják, hogy a "burgonya" és a "paradicsom" P. infestans törzsek közötti hibridizáció lehetséges. Különböző gazdaszervezetek kölcsönös újrafertőzése is lehetséges, bár csökkent agresszivitással.
A szomszédos burgonya- és paradicsomföldekből származó izolátumok populációs markereinek vizsgálata 1993-ban kimutatta, hogy a paradicsomlevelekből izolált izolátumok körülbelül egynegyede a szomszédos burgonyamezőről került át (Dolgova et al., 1997). Elméletileg feltételezhető, hogy a populációk divergenciája két gazda esetében fokozódik, és speciális intraspecifikus formák (f.sp. burgonya és f.sp. paradicsom) megjelenéséhez vezet, különösen azért, mert az oosporák fennmaradhatnak a növényi törmelékben (Drenth et al., 1995 ; Bagirova, Dyakov, 1998) és a paradicsommagok (Rubin et al., 2001). Következésképpen a paradicsomnak jelenleg a burgonyagumóktól független tavaszi regenerációs forrása van.
Minden azonban másképp történt. Az oosporákkal való telelés lehetővé tette, hogy a parazita elkerülje életciklusának legszűkebb szakaszát - a talaj vegetációjának monociklusos szakaszát, amelynek során a parazita tulajdonságok csökkennek, amelyek nyáron a policiklusos fázisban fokozatosan helyreállnak.
11. táblázat: Virulencia gének gyakorisága a burgonya differenciáló fajtáknál P. infestans törzsekben
Ország | Év | A virulencia gének átlagos száma a törzsekben | Szerző | |
burgonyából | paradicsomból | |||
Franciaország | 1995 | 4.4 | 3.3 | Leberton és mtsai., 1999 |
1996 | 4.8 | 3.6 | Leberton, Andrivon, 1998 | |
Franciaország, Svájc | 1996-97 | 6.8 | 2.9 | Knapova, Gisi, 2002 |
USA | 1989-94 | 5 | 4.8 | Goodwin és mtsai., 1995 |
USA, Zap. Washington | 1996 | 4.6 | 5 | Dorrance és munkatársai, 1999 |
1997 | 6.3 | 3.5 | " | |
Ecuador | 1993-95 | 7.1 | 1.3 | Oyarzun és mtsai., 1998 |
Izrael | 1998 | 7 | 4.8 | Cohen, 2002 |
1999 | 6 | 5.7 | " | |
2000 | 6.7 | 6.1 | " | |
Oroszország, Mosk. vidék | 1993 | 8.9 | 6.7 | Smirnov, 1996 |
Oroszország, különböző régiók | 1995 | 9.4 | 8 | Kozlovszkaja és mások. |
1997 | 9.2 | 9.2 | " | |
2000 | 8.7 | 4.8 | " |
Az oosporákat csírázó elsődleges zoosporangiumoknak és zoosporáknak nagyfokú parazita aktivitásuk van, különösen akkor, ha az oosporák ellentétes típusú párzással rendelkező törzs feromonjai hatására partenogenetikusan alakultak ki. Ezért az oosporákkal fertőzött magvakból termesztett paradicsompalánták fertőző anyaga mind a paradicsom, mind a burgonya szempontjából nagyon patogén.
Ezek a változások újabb népesség-szerkezetátalakításhoz vezettek, amelyet epidemiológiai szempontból a következő fontos változások fejeztek ki:
- A fertőzött paradicsompalánták a burgonya elsődleges fertőzésének egyik fontos forrásává váltak (Filippov, Ivanyuk, személyes üzenetek).
- A burgonyán előforduló epiphytoties már júniusban megfigyelhető volt, a szokásosnál körülbelül egy hónappal korábban.
- A burgonyaültetésekben a T1 faj százalékos aránya nőtt, amit korábban ott jelentéktelen mennyiségben találtak (Ulanova et al., 2003).
- A paradicsomlevelekből izolált törzsek már nem különböztek a burgonyatörzsektől a virulencia gének burgonya differenciálóinak virulenciájában, és nemcsak a paradicsomon, hanem a burgonyán is agresszivitással kezdték felülmúlni a „burgonya” törzseket (Lavrova et al., 2003; Ulanova et al. , 2003).
Így a divergencia helyett a populációk konvergenciája következett be, egyetlen populáció jelent meg két gazdanövényen, nagy virulenciával és agresszivitással mindkét faj esetében.
Következtetés
Tehát a P. infestans több mint 150 éves intenzív tanulmányozása ellenére a biológia, beleértve a termesztett ásványnövények legfontosabb betegségeinek ezen kórokozójának populációbiológiáját, sok ismeretlen maradt. Nem világos, hogy az életciklus egyes szakaszainak áthaladása hogyan befolyásolja a populációk szerkezetét, milyen genetikai mechanizmusai vannak az agresszivitás és a virulencia csatornázott variabilitásának, milyen a természetes populációk reprodukciós és klónikus szaporodási rendszerének aránya, hogyan öröklődik a vegetatív inkompatibilitás, mi a burgonya és a paradicsom szerepe e növények elsődleges fertőzésében és milyen hatással vannak a parazita populációszerkezetére. Eddig olyan fontos gyakorlati kérdéseket, mint a parazita agresszivitásának megváltoztatásának genetikai mechanizmusait vagy a nem specifikus burgonyarezisztencia erózióját, nem sikerült megoldani. A burgonya kései sértés kutatásának elmélyülésével és kiterjesztésével a parazita új kihívások elé állítja a kutatókat. A kísérleti képességek fejlesztése, a génekkel és fehérjékkel való manipuláció új módszertani megközelítésének megjelenése azonban lehetővé teszi számunkra a feltett kérdések sikeres megoldásának reményét.
A cikk a "Potato Protection" folyóiratban jelent meg (3. 2017. sz.)