S.N. Elansky, L.Yu. Kokaeva, N.V. Statsyuk, Yu.T. Dyakov
Inleiding
Oomycete Phytophthora infestans (Mont.) De Bary, die veroorsakende middel van laatroes, die belangrikste siekte in aartappels en tamaties, trek navorsers uit verskillende lande vir meer as anderhalf eeu. In die middel van die XNUMXde eeu skielik in Europa verskyn, het dit 'n aartappelepidemie veroorsaak wat in die geheue van baie geslagte gebly het.
Tot nou toe word dit dikwels die "sampioen van die Ierse honger" genoem. Byna honderd jaar na die eerste epidemies is wilde Meksikaanse aartappelspesies wat bestand is teen laatroes ontdek, metodes ontwikkel om dit met gekweekte aartappels te kruis (Muller, 1935) en die eerste variëteite vir laatroes is verkry (Pushkarev, 1937). Kort na die aanvang van die kommersiële verbouing het die rasse van die laatroes-patogeen wat vir weerstandbiedende variëteite was, opgehoop. en die bekendstelling van nuwe weerstandsgene van wilde Mexikaanse aartappels in variëteite het vinnig die effektiwiteit verloor.
Mislukkings met die gebruik van monogene (vertikale) weerstand het telers genoop om meer komplekse maniere te soek om nie-spesifieke poligene (horisontale) weerstand te benut. In onlangse jare het baie aggressiewe rasse in individuele populasies van die parasiet begin ophoop, wat erosie van selfs nie-spesifieke weerstand veroorsaak. Die opkoms van swamdoder-weerstandige stamme het probleme veroorsaak met die gebruik van aartappelbeskermingschemikalieë.
As gevolg van die beduidende verskille tussen chemiese samestelling, ultrastruktuur en metabolisme tussen oomjiese en swamme, is swamdoders, veral sistemiese, wat gebruik word om plante teen baie swamsiektes te beskerm, nie effektief teen oomjikete nie.
Daarom is in die chemiese beskerming teen laatroes gebruik gemaak van meervoudige (tot 12 keer per seisoen of meer) bespuiting met kontakpreparate van 'n wye spektrum van werking. 'N revolusionêre stap was die gebruik van fenielamiede, wat giftig is vir oomketes en wat stelselmatig in plante versprei. Die wydverspreide gebruik daarvan het egter vinnig gelei tot die ophoping van weerstandbiedende stamme in swampopulasies (Davidse et al., 1981), wat gewasbeskerming aansienlik bemoeilik het. P. infestans is feitlik die enigste parasiet van die gematigde sone, waarvan die skade in organiese boerdery nie geneutraliseer kan word sonder die gebruik van chemiese beskermingsmiddele nie (Van Bruggen, 1995).
Bogenoemde verduidelik die groot aandag wat navorsers van verskillende lande aan die studie van P. infestans-populasies bestee, die dinamika van hul oorvloed en genetiese samestelling, sowel as die genetiese meganismes van veranderlikheid.
Lewensiklus van R. INFESTANS
Oomycete Phytophthora infestans ontwikkel 'n intersellulêre mycelium met haustoria in aartappelblare. Voeding aan blaarweefsel veroorsaak dat die vorming van donker kolle word wat in nat weer swart word en verrot. Met 'n sterk nederlaag sterf die hele blaar. Na 'n periode van voeding word uitgroeisels gevorm op die miselium - sporangiofores - wat deur die huidmondjies na buite groei. In nat weer vorm hulle 'n wit blom rondom die kolle aan die onderkant van die blare. Aan die punte van die sporangiofores word suurlemoenvormige zoosporangia gevorm wat afbreek en deur reënbui gedra word (Fig. 1). As daar druppels water op die oppervlak van 'n aartappelblaar kom, ontkiem sporangia met 6-8 dieretuine, wat na 'n tydperk van beweging afgerond is, bedek is met 'n dop en ontkiem met 'n spruitbuis. Die spruit dring deur die huidmondjies deur die blaarweefsel. Onder sekere omstandighede kan sporangia direk in blaarweefsel in 'n groeibuis groei. Onder gunstige toestande is die tyd vanaf infeksie tot die vorming van nuwe sporulasie slegs 3-4 dae.
Sodra dit op die grond is en deur die grond gefiltreer word, kan sporangia knolle besmet. Knolle wat ernstig aangetas word, verrot tydens opberging; in die swakkes kan die infeksie voortduur tot die volgende seisoen. Daarbenewens kan die oorsaaklike middel van laatroes in die winter voortduur in die vorm van oospore (dikwandige, seksuele spore wat rus) in die grond op puin en tamatiesaad. Oospore word op lewende organe van plante gevorm wanneer stamme van verskillende soorte paring oormatige vog kry. In die lente word ongeslagtelike sporulasie gevorm op aangeplante besmette knolle en op plantreste met oospore; soöspore kom in die grond en veroorsaak infeksie in die onderste blare van plante. In sommige gevalle kan die miselium van die besmette knol na die groen deel van die plant groei en verskyn gewoonlik in die boonste gedeelte van die stam.
'N Beduidende verskil tussen oomcete en die meeste swamme lê in die oorheersing van diplofase in hul lewensiklus met gametiese meiose en ontkieming van sigote (oospore) sonder reduktiewe kernsplitsing. Dit lyk of hierdie funksie, plus dipolêre heterotallisme wat tweeslagtigheid vervang, dit moontlik maak om die benaderings wat ontwikkel is vir die bestudering van populasies van hoër eukariote toe te pas (analise van panmiksie en onderverdeling van populasies, intra- en interpopulasie geenvloei, ens.). Drie faktore maak dit egter nie moontlik om hierdie benaderings volledig oor te dra tydens die bestudering van die P. infestans-populasies nie.
1. Saam met baster oospore word selfvrugbare en parthenogenetiese oospore in populasies gevorm (Fife en Shaw, 1992; Anikina et al., 1997a; Savenkova, Cherepnikoba-Anirina, 2002; Smirnov, 2003), en die frekwensie van die vorming daarvan kan voldoende wees om te beïnvloed. op die toetsuitslae.
2. Die seksuele proses in P. infestans lewer 'n onbeduidende bydrae tot die dinamika van die populasiegrootte, omdat die swam voortplant deur vegetatiewe spore, wat meer as 90% van die resultate vorm van die analise van die paringstipe volgens die tradisionele metode op 'n voedingsmedium. ... die groeiseisoen is verskeie geslagte van ongeslagtelike sporulasie (ontwikkeling van polisikliese siektes). Oospore speel 'n belangrike rol in die behoud van die organisme gedurende die periode wanneer daar geen groen plante is nie (in die winter) en by die primêre infeksie van saailinge. Gedurende die somer vind klonale voortplanting plaas en 'n toename of, omgekeerd, 'n afname in die aantal individuele klone wat voortspruit uit seksuele rekombinasie, wat hoofsaaklik bepaal word deur die keuse van die meer aangepaste. Daarom kan die verhouding tussen individuele klone in 'n populasie aan die begin en einde van epifytotika heeltemal anders wees.
3. Die beskrewe siklus is kenmerkend van die inheemse bevolking van P. infestans in hul vaderland, Sentraal-Amerika. In ander dele van die wêreld was die seksuele proses vir meer as 100 jaar nie bekend nie; die vegetatiewe miselium in besmette aartappelknolle was die winterstadium. Die lewensiklus was heeltemal agamaties, en die verspreiding was sentraal: die infeksie van enkele besmette geplante knolle het na die blare oorgedra en die primêre fokuspunte van die siekte gevorm, wat kon saamsmelt tydens die massiewe ontwikkeling van die siekte.
In sommige streke is daar dus 'n afwisseling van seksuele en ongeslagtelike siklusse, terwyl in ander - slegs ongeslagtelike siklusse.
Oorsprong van P. INFESTANS
P. infestans het aan die einde van die eerste helfte van die 1991de eeu in Europa verskyn. Aangesien die aartappel in die noordooste van Suid-Amerika afkomstig is, is aanvaar dat die parasiet van daar af na Europa gebring is tydens die oplewing van Chileense salpeter. Studies wat by die Rockefeller Center-aartappelstasie in die Toluca-vallei, Mexiko, gedoen is, het egter gedwing om hierdie siening te hersien (Niederhauser 1993, XNUMX).
1. In die Toluca-vallei het plaaslike knolagtige aartappelsoorte (Solanum demissum, S. bulbocastanum, ens.) Verskillende stelle gene vir vertikale weerstand, gekombineer met 'n hoë vlak van nie-spesifieke weerstand, wat dui op 'n lang ko-evolusie met die parasiet. Suid-Amerikaanse spesies, insluitend aartappels, het geen weerstandsgene nie.
2. In die Toluca-vallei is daar isolate met paringstipes A1 en A2, waardeur die ingeteelde populasie van P. infestans wydverspreid is; terwyl die parasiet in die tuisland van die gekweekte aartappel, Suid-Amerika, klonaal versprei.
3. In die Toluca-vallei is daar jaarliks ernstige epidemies van laatroes. Daarom is die mening onder Noord-Amerikaanse navorsers (Cornell University) oor Mesoamerica (Sentraal-Amerika) as die geboorteplek van aartappel phytophthora gevestig (Goodwin et al., 1994).
Suid-Amerikaanse navorsers is nie van mening nie. Hulle glo dat die gekweekte aartappel en sy parasiet P. infestans 'n gemeenskaplike tuisland het - die Suid-Amerikaanse Andes. Hulle het hul standpunt ondersteun deur molekulêre studies oor die analise van DNA-polimorfismes van die mitochondriale genoom (mtDNA) en kerngene RAS en β-tubulien (Gomez-Alpizar et al., 2007). Hulle het getoon dat die stamme wat uit verskillende wêrelddele versamel is, afkomstig is van drie uiteenlopende voorouerlyne wat (al drie) in die Suid-Amerikaanse Andes voorkom. Andes-haplotipes is afstammelinge van twee lyne: isolate van die oudste mtDNA-afstamming kom voor op wilde Solanaceae van die afdeling Anarrhicomenum in Ecuador, terwyl isolate van die tweede lyn algemeen voorkom by aartappels, tamaties en wilde nagskerms. In Toluca is selfs seldsame haplotipes slegs van een afstamming afkomstig, met die genetiese veranderlikheid van die Toluca-stamme (lae allel frekwensie van sommige veranderlike terreine) dui op 'n sterk stigter effek as gevolg van onlangse drift.
Daarbenewens is 'n nuwe spesie P. andina in die Andes aangetref, morfologies en geneties soortgelyk aan P. infestans, wat volgens die outeurs die Andes aandui as 'n hotspot van spesiasie in die genus Phytophthora. Laastens, in die bevolking van P. en Infestans, in Europa en die Verenigde State, is daar albei Andes-geslagte, terwyl dit in Toluca slegs een is.
Hierdie publikasie het 'n antwoord gegee van 'n groep navorsers uit verskillende lande wat baie eksperimentele werk gedoen het om die vorige studie te hersien (Goss et al., 2014). In hierdie werk is eerstens meer insiggewende mikrosatelliet-DNA-reekse gebruik om DNA-polimorfismes te bestudeer; tweedens, vir die ontleding van groepering, migrasieroute, tydsverskil van bevolkings, ens. meer gevorderde modelle is gebruik (F-statistieke, Bayesiese benaderings, ens.) en derdens is 'n vergelyking nie net met die Andes-spesies P. andina gebruik nie, waarin 'n hibriede aard gevestig is (P. infestans x Phytophthora sp.) maar ook met die Mexikaanse endemiese spesies P. mirabilis, P. Ipomoeae en Phytophthora phaseoli, wat geneties naby is P. infestans wat in dieselfde klade opgeneem word (Kroon et al., 2012). As gevolg van hierdie ontledings is dit ondubbelsinnig aangetoon dat die wortelgedeelte van die filogenetiese boom van alle spesies van die genus Phytophthora wat in die studie opgeneem is, behalwe vir die baster P. andina, tot Mexikaanse stamme behoort, en dat die migrasievloei in die rigting van Mexiko - Andes, en nie andersom nie, en die begin daarvan saamval met die Europese kolonisering van die Nuwe Wêreld (300-600 jaar gelede). Dus, die opkoms van die P. infestans-spesie, gespesialiseerd vir die nederlaag van aartappels, het in die sekondêre genetiese middelpunt van die vorming van knolvormige solanaceae plaasgevind, d.w.s. in Sentraal-Amerika.
Genoom van P. INFESTANS
In 2009 volg 'n internasionale span wetenskaplikes die volledige genaamd P infestans (Haas et al, 2009), waarvan die grootte 240 MB is. Dit is 'n paar keer meer as by nouverwante soorte P. sojae (95 Mb), wat wortelvrot van sojabone veroorsaak, en P. Ramorum (65 Mb), wat waardevolle boomspesies soos eikehout, beuk en sommige ander beïnvloed. Die data wat verkry is, het getoon dat die genoom 'n groot aantal kopieë van herhaalde reekse bevat - 74%. Die genoom bevat 17797 proteïenkoderende gene, waarvan die grootste deel gene is wat betrokke is by sellulêre prosesse, insluitend DNA-replikasie, transkripsie en translasie van proteïene.
'N Vergelyking van genome van die genus Phytophthora het 'n ongewone organisasie van die genoom aan die lig gebring, bestaande uit blokke van sekwense van behoue gene, waarin die geendigtheid relatief hoog is, en die inhoud van herhaalde reekse relatief laag is, en individuele streke met nie-gekonserveerde geenreekse, met 'n lae geendigtheid en 'n hoë inhoud van herhalende streke. Konserwatiewe blokke is verantwoordelik vir 70% (12440) van alle P. infestans proteïenkoderende gene. Binne konserwatiewe blokke is gene gewoonlik nou gespasieer met 'n gemiddelde intergeniese afstand van 604 bp. In gebiede tussen konserwatiewe blokke is die intergeniese afstand groter (3700 bp) as gevolg van 'n toename in die digtheid van herhalende elemente. Die effektor-sekretoriese gene wat vinnig ontwikkel, is geleë in geen-arm streke.
Volgeanalise van die P. Infestans-genoom het getoon dat ongeveer een derde van die genoom aan transponeerbare elemente behoort. Die P. infestans-genoom bevat aansienlik meer verskillende families van transposons as ander bekende genome. Die meeste transposons van P. infestans behoort tot die Gypsy-familie.
'N Groot aantal spesifieke geenfamilies wat by patogenese betrokke is, is in die P. infestans-genoom geïdentifiseer. 'N Beduidende deel daarvan kodeer effektorproteïene wat die fisiologie van die gasheerplant verander en bydra tot die infeksie daarvan. Hulle val in twee breë kategorieë: apoplastiese effekteerders, wat in die intersellulêre ruimtes (apoplaste) inwerk, en sitoplasmiese effekteerders wat via haustoria die selle binnedring. Apoplastiese effekteerders sluit in afgeskeide hidrolitiese ensieme soos proteas, lipases en glikosilases wat plantselle vernietig; inhibeerders van gasheerplanteverdedigingsensieme, en nekrotiserende gifstowwe soos Nep1-agtige proteïene (NPL's) en Pcf-agtige klein sistienryke proteïene (SCR's).
P. infestans effektorgene is talryk en gewoonlik groter as nie-patogene gene. Die bekendste is die sitoplasmiese effekteerders RXLR en Crinkler (CNR). Die tipiese sitoplasmatiese effekte van oomycetes is RXLR proteïene. Alle RXLR-effektorgenes wat tot dusver ontdek is, bevat die aminoterminale groep Arg-XLeu-Arg, waar X 'n aminosuur is. As gevolg van die studie is voorgestel dat daar 563 RXLR-gene in die P. infestans-genoom is, wat 60% meer is as in P. sojae en P. ramorum. Ongeveer die helfte van die RXLR-gene in die P. infestans-genoom is spesiespesifiek. RXLR-effekteurs het 'n wye verskeidenheid rye. Onder hulle is een groot en 150 klein gesinne geïdentifiseer. In teenstelling met die hoofproteoom, is die RXLR-effektorgene gewoonlik in geen-arm en herhalingsryke streke van die genoom geleë. Die mobiele elemente wat die dinamika van hierdie streke bepaal, bevorder rekombinasie in hierdie gene.
Sitoplasmiese CRN-effekteerders is oorspronklik geïdentifiseer in P. infestans-transkripsies wat kodeer vir plantweefselnekrose-peptiede. Sedert hul ontdekking is daar nog min bekend oor die familie van hierdie effekteerders. Analise van die P. Infestans-genoom het 'n groot familie van 196 CRN-gene aan die lig gebring, wat baie groter is as die van P. sojae (100 CRN) en P. ramorum (19 CRN). Soos RXLR's, is CRN's modulêre proteïene en bestaan dit uit 'n hoogs behoue N-terminale LFLAK-domein (50 aminosure) en 'n aangrensende DWL-domein wat verskillende gene bevat. Die meeste CRN's (60%) besit 'n seinpeptied.
Die moontlikheid van verskillende CRN's om die sellulêre prosesse van die gasheerplant te ontwrig, is bestudeer. In die analise van plantnekrose het die verwydering van CRN2-proteïene dit moontlik gemaak om die C-terminale streek wat bestaan uit 234 aminosure (posisies 173-407, DXG-domein) en seldood te veroorsaak, te identifiseer. Analise van P. infestans CRN-gene het vier verskillende C-terminale streke geopenbaar, wat ook seldood in die plant veroorsaak. Dit sluit die pas geïdentifiseerde GS-domeine in (P. Infestans het 18 gene en 49 pseudogene), sowel as D2 (14 en 43) en DBF (2 en 1) domeine wat soortgelyk is aan proteïenkinases. Proteïene van CRN-domeine wat in 'n plant tot uitdrukking kom, word bewaar (in die afwesigheid van seinpeptiede) in 'n plantsel en stimuleer seldood deur 'n intrasellulêre meganisme. Nog 255 rye wat CRN-domeine bevat, funksioneer waarskynlik nie as gene nie.
Die toename in die aantal en grootte van die RXLR- en CRN-effektorgeenfamilies was vermoedelik te wyte aan nie-alleliese homoloë rekombinasie en geen duplisering. Ondanks die feit dat die genoom 'n groot aantal aktiewe mobiele elemente bevat, is daar steeds geen direkte bewyse van die oordrag van effektorgene nie.
Metodes wat gebruik word in die studie van bevolkingstruktuur
Die studie van die genetiese struktuur van populasies is tans gebaseer op die ontleding van suiwer kulture van die samestellende stamme daarvan. Die ontleding van populasies sonder om suiwer kulture te isoleer word ook vir spesifieke doeleindes uitgevoer, soos byvoorbeeld die bestudering van die aggressiwiteit van 'n populasie of die teenwoordigheid van stamme wat bestand is teen swamdoders daarin (Filippov et al., 2004; Derevyagina et al., 1999). Hierdie tipe navorsing behels die gebruik van spesiale metodes waarvan die beskrywing buite die bestek van hierdie oorsig val. Vir die vergelykende analise van stamme word 'n aantal metodes gebruik, gebaseer op die analise van die DNA-struktuur en op die studie van fenotipiese manifestasies. Vergelykende analises van populasies het te doen met 'n groot aantal isolate, wat sekere vereistes stel aan die metodes wat gebruik word. Ideaal gesproke moet hulle aan die volgende vereistes voldoen (Cooke, Lees, 2004, Mueller, Wolfenbarger, 1999):
- goedkoop wees, maklik om te implementeer, geen beduidende tydskoste benodig nie, gebaseer wees op algemeen beskikbare tegnologieë (byvoorbeeld PCR);
- moet 'n voldoende groot aantal onafhanklike kodominante merkerkenmerke genereer;
- hoë reproduceerbaarheid hê;
- gebruik die minimum hoeveelheid weefsel wat ondersoek moet word;
- wees spesifiek op die substraat (die besoedeling in die kultuur mag nie die resultate beïnvloed nie);
- benodig nie die gebruik van gevaarlike prosedures en baie giftige chemikalieë nie.
Ongelukkig is daar geen metodes wat ooreenstem met al die bogenoemde parameters nie. Vir 'n vergelykende studie van stamme in ons tyd word metodes gebruik gebaseer op die analise van fenotipiese eienskappe: virulensie teen aartappel- en tamatievariëteite (aartappel- en tamatierasse), paringstipe, spektra van peptidasase-ensieme en glukose-6-fosfaatisomerase, en op analise van DNA-struktuur: lengte polimorfisme beperkingsfragment (RFLP), wat gewoonlik aangevul word met 'n verbasteringssonde RG 57, analise van mikrosatellietherhalings (SSR en InterSSR), versterking met ewekansige primers (RAPD), versterking van beperkingsfragmente (AFLP), versterking met primers wat homoloë is aan die reekse van mobiele elemente (byvoorbeeld Inter SINE PCR), bepaling van mitochondriale DNA-haplotipes.
Kort beskrywings van metodes vir vergelykende studie van stamme wat gebruik word in werk met P. infestans
Fenotipiese merker-eienskappe
"Aartappel" resies
Aartappelresies is 'n algemene nasien en gebruikte merker. "Eenvoudige aartappel" -rasse het een geen vir aartappelvirulensie, 'komplekse' - ten minste twee. Black et al. (1953), wat al die beskikbare gegewens opsom, het bevind dat die fitofthora-ras in staat is om plante te infekteer met die weerstandsgeen / gene wat ooreenstem met die P. infestans virulensiegene / gene, en vind rasse 1, 2, 3 en 4 wat plante infekteer met gene onderskeidelik R1, R2, R3 en R4, d.w.s. die interaksie tussen die parasiet en die gasheer vind plaas volgens die gene vir geen-beginsel. Verder ontdek Black, met die deelname van Gallegly en Malcolmson, die weerstandsgene R5, R6, R7, R8, R9, R10 en R11, sowel as die ooreenstemmende rasse (Black, 1954; Black & Gallegly, 1957; Malcolmson & Black, 1966; Malcolmson, 1970).
Daar is uitgebreide inligting oor die rassesamestelling van die patogeen uit verskillende streke. Sonder om hierdie gegewens in detail te ontleed, sal ons slegs 'n algemene neiging aandui: waar variëteite met nuwe weerstandsgene of hul kombinasies gebruik is, was daar eers 'n mate van verswakking van laatroes, maar daarna het rasse met die ooreenstemmende virulensiegene verskyn en is dit gekies en is uitbrake van laatroes hervat. Spesifieke virulensie teen die eerste 4 weerstandsgene (R1-R4) is selde waargeneem in die versamelings wat versamel is voordat die variëteit met hierdie gene gekweek is, maar die aantal virulente stamme het skerp toegeneem toe die patogeen op variëteite wat hierdie gene dra, geparasiteer is. Gen 5-11 was daarenteen redelik algemeen in versamelings (Shaw, 1991).
'N Studie van die verhouding tussen verskillende rasse gedurende die groeiseisoen, wat in die laat tagtigerjare uitgevoer is, het getoon dat klone met 'n lae aggressiwiteit en 1980-1 virulensiegene aan die begin van die ontwikkeling van die siekte oorheers in die bevolking.
Verder, met die ontwikkeling van laatroes, neem die konsentrasie van die oorspronklike klone af, en neem die aantal "komplekse" rasse met 'n hoë aggressiwiteit toe. Die voorkoms van laasgenoemde teen die einde van die seisoen bereik 100%. As u knolle opberg, is daar 'n afname in aggressiwiteit en verlies aan individuele virulensiegene. Die dinamika van kloonvervanging kan op verskillende maniere in verskillende variëteite voorkom (Rybakova & Dyakov, 1990). Ons studies in 2000-2010 het egter getoon dat komplekse rasse van die begin van epifytotika gevind word tussen stamme wat van aartappels en tamaties geïsoleer is. Dit is waarskynlik as gevolg van veranderinge in die bevolking van P. Infestans in Rusland.
Teen 1988-1995 het die voorkoms van 'superrasse' met alle of byna alle virulensiegene in verskillende streke 70-100% bereik. Hierdie situasie is byvoorbeeld opgemerk in Belo-Rusland, in die streek Leningrad en Moskou, in Noord-Ossetië en in Duitsland (Ivanyuk et al., 2002a, 2002b; Polityko, 1994; Schober-Butin et al., 1995).
"Tomato" resies
In tamatiekultivars is slegs 2 gene van weerstand teen laatroes gevind - Ph1 (Gallegly & Marvell, 1955) en Ph2 (Al-Kherb, 1988). Soos in die geval van die aartappelras, vind die wisselwerking tussen tamaties en P. infestans plaas op geen-vir-geen basis. Die T0-ras besmet variëteite wat nie weerstandsgene het nie (die meeste industriële gebruikte variëteite), die T1-ras besmet variëteite met die Ph1-geen (Ottawa), en die T2-ras besmet variëteite met die Ph2-geen.
In Rusland is byna uitsluitlik T0 op aartappels aangetref; T0 het aan die begin van die seisoen die oorhand gehad vir tamaties, maar later is dit deur die T1-ren vervang (Dyakov et al., 1975, 1994). Na 2000 het T1 op aartappels in baie populasies heel aan die begin van epifytotika begin voorkom. In die Verenigde State was aartappelstamme nie-patogeen vir tamatie nie, sowel as rasse T0, T1 en T2, terwyl T1 en T2 oorheers op tamaties (Vartanian & Endo, 1985; Goodwin et al., 1995).
Paring tipe
Om die studie uit te voer, word toets (verwysings) stamme met bekende paringstipes - A1 en A2 vereis. Die toetsisolaat word twee-twee saam met hulle ingeënt in Petri-skottels met hawer-agar-medium. Na inkubasie vir 10 dae word die plate ondersoek vir die aanwesigheid of afwesigheid van oospore in die medium in die kontaksone van die stamme. Daar is 4 opsies: die stam behoort tot die A1-paringstipe, as dit oospore vorm met die A2-toetser, tot A2, as dit oospore vorm met die A1-toetser, tot A1A2, as dit oospore vorm met albei toetsers, of steriel is (00), as dit nie oospore vorm nie sonder toetser (die laaste twee groepe is skaars).
Om vinniger die soorte paring te bepaal, is gepoog om streke van die genoom wat verband hou met die tipe paring te identifiseer, met die doel om dit verder te gebruik om die tipe paring deur PCR te bepaal. Een van die eerste suksesvolle eksperimente om so 'n webwerf te identifiseer, is deur Amerikaanse navorsers uitgevoer (Judelson et al., 1995). Met behulp van die RAPD-metode kon hulle die W16-streek identifiseer wat verband hou met paringstipe in die nageslag van twee gekruiste isolate en 'n 24-bp primerpaar ontwerp om dit te versterk (W16-1 (5'-AACACGCACAAGGCATATAAATGTA-3 ') en W16-2 (5' -GCGTAATGTAGCGTAACAGCTCTC-3 ') Na beperking van die PCR-produk met die beperkingsensiem HaeIII, was dit moontlik om isolate te skei met die tipes A1 en A2.
'N Ander poging om PCR-merkers te bekom om paringstipes te bepaal, is deur Koreaanse navorsers onderneem (Kim, Lee, 2002). Hulle het spesifieke produkte geïdentifiseer met behulp van die AFLP-metode. As gevolg hiervan is 'n paar primers PHYB-1 (vorentoe) (5'-GATCGGATTAGTCAGACGAG-3 ') en PHYB-2 (5'-GCGTCTGCAAGGCGCATTTT-3') ontwikkel, wat selektiewe versterking van die genoomstreek wat verband hou met die A2-paringstipe moontlik maak. Vervolgens het hulle hierdie werk voortgesit en primers 5 'AAGCTATACTGGGACAGGGT-3' (INF-1, vorentoe) en 5'-GCGTTCTTTCGTATTACCAC-3 '(INF-2) ontwerp, wat selektiewe versterking van die Mat-A1-streek moontlik maak, kenmerkend van stamme met paringsoort A1. Die gebruik van PCR-diagnostiek van paringsoorte het goeie resultate getoon tydens die bestudering van populasies van P. infestans in Tsjeggië (Mazakova et al., 2006), Tunisië (Jmour, Hamada, 2006) en ander streke. In ons laboratorium (Mytsa, Elansky, ongepubliseer) is 34 P. infestans-stamme geïsoleer van siek aartappel- en tamatieorgane in verskillende streke van Rusland (Kostroma, Ryazan, Astrakhan en Moskou). Die resultate van PCR-analise met spesifieke primers van meer as 90% het saamgeval met die resultate van die analise van die paringstipe volgens die tradisionele metode op 'n voedingsmedium.
Tabel 1. Wisselvalligheid van weerstand binne die Sib 1-kloon (Elansky et al., 2001)
Voorbeeld versameling plek | Aantal isolate ontleed | Aantal sensitiewe (S), swak bestand (SR) en weerstandige (R) stamme, stuks (%) | ||
S | SR | R | ||
G. Vladivostok | 10 | 1 (10) | 4 (40) | 5 (50) |
G. Chita | 5 | 0 | 0 | 5 (100) |
Irkutsk | 9 | 9 (100) | 0 | 0 |
G. Krasnoyarsk | 13 | 12 (92) | 1 (8) | 0 |
Jekaterinburg stad | 15 | 8 (53) | 1 (7) | 6 (40) |
O. Sakhalin | 66 | 0 | 0 | 66 (100) |
Omsk-streek | 18 | 0 | 0 | 18 (100) |
Metaalaksielweerstand as populasie merker
In die vroeë tagtigerjare is in verskillende streke sterk uitbrake van laatroes veroorsaak deur metaalaksielbestande P. infestans-stamme. Aartappelboerderye het in baie lande aansienlike verliese gely (Dowley & O'Sullivan, 1980; Davidse et al., 1981; Derevyagina, 1983). Sedertdien is daar in baie lande ter wêreld konstante monitering van die voorkoms van fenielamied-weerstandige stamme in populasies van P. infestans gedoen. Benewens 'n praktiese beoordeling van die vooruitsigte vir die gebruik van fenielamiedbevattende middels, die bou van 'n stelsel van beskermende maatreëls en die voorspelling van epifytoties, het weerstand teen hierdie middels een van die merkers geword wat algemeen gebruik word vir vergelykende analise van populasies van hierdie patogeen. Die gebruik van weerstand teen metalaksiel in vergelykende populasiestudies moet egter uitgevoer word met inagneming van die feit dat: 1991 - die genetiese basis van weerstand nog nie presies bepaal is nie, 1 - weerstand teen metalaksiel 'n selektiewe afhanklike eienskap is wat kan verander na gelang van die gebruik van fenielamiede, 2 - verskillende die mate van sensitiwiteit vir metalaksielstamme binne een klonale lyn (tabel 3).
Spektra van isosieme
Isosiemmerkers is gewoonlik onafhanklik van eksterne toestande, toon Mendeliaanse oorerwing en is kodominant, sodat dit onderskei kan word tussen homo- en heterosigote. Die gebruik van proteïene as geenmerkers maak dit moontlik om beide groot herorganisasies van die genetiese materiaal, insluitend chromosomale en genomiese mutasies, en enkele aminosuursubstitusies te identifiseer.
Elektroforetiese studies van proteïene het getoon dat die meeste ensieme in organismes bestaan in die vorm van verskillende breuke wat verskil in elektroforetiese mobiliteit. Hierdie breuke is die resultaat van die kodering van meervoudige ensieme deur verskillende lokusse (iso-ensieme of iso-ensieme) of deur verskillende allele van dieselfde lokus (allo-ensieme of allo-ensieme). Iso-ensieme is verskillende vorme van een ensiem. Verskillende vorms het dieselfde katalitiese aktiwiteit, maar verskil in enkele aminosuursubstitusies in die peptied en in beheer. Sulke verskille word aan die lig gebring tydens elektroforese.
By die bestudering van P. infestans-stamme word die spektrums van iso-ensieme van twee proteïene, peptidase en glukose-6-fosfaat-isomerase, gebruik (hierdie ensiem is monomorf in Russiese populasies, en daarom word die metodes van die studie nie in hierdie werk aangebied nie). Om dit in isosieme in 'n elektriese veld te skei, word proteïenpreparate wat van die bestudeerde organismes geïsoleer is, op 'n gelplaat aangebring wat in 'n elektriese veld geplaas word. Die diffusiesnelheid van individuele proteïene in die gel hang af van die lading en molekulêre gewig; daarom word die mengsel van proteïene in 'n elektriese veld in aparte breuke geskei, wat met spesiale kleurstowwe gevisualiseer kan word.
Die studie van peptidasase-ensieme word op sellulose-asetaat-, stysel- of poliakrylamiedgel uitgevoer. Die maklikste is die metode wat gebaseer is op die gebruik van sellulose-asetaatgels vervaardig deur Helena Laboratories Inc. Dit benodig nie groot hoeveelhede toetsmateriaal nie, dit stel 'n mens in staat om kontrasterende bande op die gel te verkry na elektroforese vir beide ensiemlokasies, en die implementering daarvan verg nie baie tyd en materiaal nie (Fig. 2).
'N Klein stuk miselium word in 'n mikrobuis van 1,5 ml oorgedra, 1-2 druppels gedistilleerde water word daarby gevoeg. Daarna word die monster gehomogeniseer (byvoorbeeld met 'n elektriese boor met 'n plastiekaanhegting wat geskik is vir 'n mikrobuis) en 25 sekondes op 'n sentrifuge teen 13000 rpm gesedimenteer. 8 μl vanaf elke mikroruis. die supernatant word na die toedieningsplaat oorgedra.
Die sellulose-asetaatgel word uit die bufferhouer verwyder, tussen twee velle filterpapier uitgevee en met die werklaag bo-op die plastiekbasis van die toediener geplaas. Die oplossing van die plaat word 2-4 keer deur die toediener op die gel oorgedra. Die gel word oorgedra na 'n elektroforese kamer,
Tabel 2. Die samestelling van die oplossing wat gebruik word vir die kleuring van sellulose-asetaatgel in die analise van peptidasase-ensieme, 'n druppel verf (broomfenolblou) word op die rand van die gel geplaas.
TRIS HCl, 0,05 M, Ph 8,0 2 ml
Peroksidas, 1000 E / ml 5 druppels
o-dianisidine, 4 mg / ml 8 druppels
MgCl2, 20 mg / ml 2 druppels
Gly-Leu, 15 mg / ml 10 druppels
L-aminosuuroksidase, 20 u / ml 2 druppels
Elektroforese word vir 20 minute uitgevoer. teen 200 V. Na elektroforese word die gel na 'n skildertafel oorgedra en gekleur met 'n spesiale verfoplossing (Tabel 2). 10 ml 1,6% DIFCO-agar word voorlopig in 'n mikrogolfoond gesmelt, afgekoel tot 60 ° C, waarna 2 ml agar met 'n verfmengsel gemeng en op die gel gegooi word. Strepe verskyn binne 15-20 minute. Die L-aminosuuroksidasereagens word bygevoeg net voordat die oplossing met gesmelte agar gemeng word.
In Russiese bevolkings word die Pep 1-lokus voorgestel deur genotipes 100/100 en 92/100. Homozygote 92/92 is uiters skaars (ongeveer 0,1%). Locus Rehr 2 word voorgestel deur drie genotipes 100/100, 100/112 en 112/112, en al 3 variante is redelik algemeen (Elanky en Smirnov, 2003, Fig. 2).
Genoomnavorsing
Beperkingsfragmentlengte polimorfisme met daaropvolgende verbastering (RFLP-RG 57)
Die totale DNA word behandel met Eco R1-beperkingsensiem, die DNA-fragmente word geskei deur elektroforese in agarosegel. Kern-DNA is baie groot en het baie herhalende rye; daarom is dit moeilik om die talle fragmente wat verkry word deur die werking van beperkingsensieme, direk te ontleed. Daarom word die DNA-fragmente wat in die gel geskei is, na 'n spesiale membraan oorgedra en gebruik vir verbastering met die RG 57-sonde, wat nukleotiede bevat wat gemerk is met radioaktiewe of fluorescerende etikette. Hierdie sonde verbaster met herhalende genomiese rye (Goodwin et al., 1992, Forbes et al., 1998). Na visualisering van die resultate van verbastering op 'n ligte of radioaktiewe materiaal, word 'n multi-lokus-verbasteringsprofiel (vingerafdruk) verkry, voorgestel deur 25-29 fragmente (Forbes et al., 1998). Geslagtelike (klonale) nageslag sal dieselfde profiele hê. Deur die orde van die bande op die elektroforogram te bepaal, word die ooreenkomste en verskille van die vergelykende organismes beoordeel.
Mitochondriale DNA-haplotipes
In die meeste eukariotiese selle word mtDNA aangebied in die vorm van 'n dubbelstrengs sirkelvormige DNA-molekuul, wat, anders as die kernchromosome van eukariotiese selle, semi-konserwatief herhaal en nie met proteïenmolekules geassosieer word nie.
Die mitochondriale genoom van P. infestans is volgorde, en 'n aantal werke is gewy aan die analise van beperkingsfragmentlengtes (Carter et al., 1990, Goodwin, 1991, Gavino, Fry, 2002). Nadat Griffith en Shaw (1998) 'n eenvoudige en vinnige metode ontwikkel het om mtDNA-haplotipes te bepaal, word hierdie merker een van die gewildste in P. Infestans-studies. F2-R2 (Tabel 4) en hul daaropvolgende beperking met beperkingsensieme MspI (4ste fragment) en EcoR3 (1de fragment). Met die metode kan u 1 haplotipes identifiseer: Ia, IIa, Ib, IIb. Tipe II verskil van tipe I deur die aanwesigheid van 'n invoegsel van 2 bp in grootte en deur 'n ander plek van beperkingspersele in streke P4 en P1881 (Fig. 2).
Sedert 1996, onder die stamme wat op die grondgebied van Rusland versamel is, is slegs haplotipes Ia en IIa opgemerk (Elansky et al., 2001, 2015). Dit kan geïdentifiseer word na die skeiding van die beperkingsprodukte met die onderlaag F2-R2 in 'n elektriese veld (Fig. 4, 5). Tipes mtDNA word gebruik in vergelykende analises van stamme en populasies. In 'n aantal werke is soorte mitochondriale DNA gebruik om klonlyne te isoleer en P. infestans isolate te pasporteer (Botez et al., 2007; Shein et al., 2009). Met behulp van die PCR-RFLP-metode is tot die gevolgtrekking gekom dat mtDNA heterogeen is in dieselfde P. infestans-stam (Elansky en Milyutina, 2007). Versterkingsvoorwaardes: 1x (500 sek. 94 ° C), 40x (30 sek. 90 ° C, 30 sek. 52 ° C, 90 sek. 72 ° C); 1x (5 min. 72 ° C). Reaksiemengsel: (20 μl): 0,2 U Taq DNA polimerase, 1x 2,5 mM MgCl2-Taq buffer, 0,2 mM elk dNTP, 30 pM onderlaag en 5 ng van die ontleed DNA, gedeïoniseerde water - tot 20 μl.
Beperking van die PCR-produk word 4-6 uur by 'n temperatuur van 37 ° C uitgevoer. Beperkingsmengsel (20 μl): 10x MspI (2 μl), 10x beperkingsbuffer (2 μl), gedeïoniseerde water (6 μl), PCR-produk (10 μl).
Tabel 3. Primers gebruik vir amplifikasie van mtDNA polimorfe streke
Lokus | Onderlaag | Primer lengte en plasing | PCR-produklengte | Beperk |
---|---|---|---|---|
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 |
Random primer amplification (RAPD)
By die uitvoering van RAPD word een onderlaag (soms verskeie onderlaag gelyktydig) gebruik met 'n arbitrêre nukleotiedvolgorde, gewoonlik tien nukleotiede lank, met 'n hoë inhoud (vanaf 10%) GC-nukleotiede en 'n lae uitgloeiingstemperatuur (ongeveer 50 ° C). Sulke primers "land" op talle aanvullende terreine in die genoom. Na versterking word 'n groot aantal amplikons verkry. Die aantal daarvan hang af van die gebruikte onderlaag (e) en die reaksietoestande (MgCl35 konsentrasie en uitgloeiingstemperatuur).
Visualisering van amplikons word deur distillasie in poliakrylamied of agarosegel uitgevoer. Wanneer u RAPD-analise uitvoer, is dit nodig om die suiwerheid van die ontleed materiaal noukeurig te monitor, aangesien besoedeling met ander lewende voorwerpe kan 'n beduidende toename in die aantal artefakte veroorsaak, wat selfs in die ontleding van suiwer materiaal redelik talryk is (Perez et al, 1998). Die gebruik van hierdie metode in die studie van die P. infestans-genoom word in baie werke weerspieël (Judelson, Roberts, 1999, Ghimire et al., 2002, Carlisle et al., 2001). Die seleksie van reaksietoestande en primers (51 10-nukleotied-primers is bestudeer) word in die artikel van Abu-El Samen et al., (2003) gegee.
Herhaal-analise van mikrosatelliet (SSR)
Mikrosatellietherhalings (eenvoudige volgorde-herhalings, SSR) is kort-kort herhalings van 1-3 (soms tot 6) nukleotiede wat in die kerngenome van alle eukariote voorkom. Die aantal opeenvolgende herhalings kan wissel van 10 tot 100. Microsatellite loci kom met 'n redelike hoë frekwensie voor en is min of meer eweredig deur die hele genoom versprei (Lagercrantz et al., 1993). Polimorfisme van mikrosatellietreekse hou verband met verskille in die aantal herhalings van die basiese motief. Mikrosatellietmerkers is kodominant, wat dit moontlik maak om dit te gebruik om die bevolkingstruktuur te ontleed, verwantskap, genotipe-migrasiepaaie, ens. Te bepaal. Onder die ander voordele van hierdie merkers, moet hulle let op die hoë polimorfisme, goeie reproduceerbaarheid, neutraliteit en die vermoë om outomatiese analise en evaluering uit te voer. Analise van polimorfisme van mikrosatellietherhalings word uitgevoer deur PCR-amplifikasie met primers wat aanvullend is tot unieke reekse wat mikrosatelliet loci bevat. Aanvanklik is die analise uitgevoer met die skeiding van die reaksieprodukte op 'n polyakrylamiedgel. Later het die werknemers van die Applied Biosystems-onderneming voorgestel om primers met fluorescerende etikette te gebruik vir die opsporing van reaksieprodukte met behulp van 'n outomatiese laserdetektor (Diehl et al., 1990), en dan standaard outomatiese DNA-sequenseerders (Ziegle et al., 1992). Die etikettering van primers met verskillende fluoresserende kleurstowwe maak dit moontlik om verskeie merkers gelyktydig op een baan te analiseer en dienooreenkomstig die produktiwiteit van die metode aansienlik te verhoog en die akkuraatheid van die analise te verhoog.
Die eerste publikasies gewy aan die gebruik van SSR-analise vir die bestudering van P. infestans verskyn in die vroeë 2000's. (Knapova, Gisi, 2002). Nie alle merkers wat deur die outeurs voorgestel is nie, het 'n voldoende mate van polimorfisme getoon, maar twee daarvan (4B en G11) is opgeneem in die stel van 12 SSR-merkers wat deur Lees et al. (2006) voorgestel is en daarna in die Eucablight-navorsingsnetwerk (www.eucablight) aanvaar is. .org) as standaard vir P. infestans. Enkele jare later is 'n studie gepubliseer oor die skepping van 'n stelsel vir multiplex-analise van P. infestans DNA gebaseer op agt SSR-merkers (Li et al., 2010). Ten slotte, nadat alle voorgestelde voorgestelde merkers geëvalueer en die mees informatiewe gekies is, sowel as die primers, fluorescerende etikette en versterkingstoestande geoptimaliseer het, het dieselfde groep outeurs 'n stelsel van multiplex-analise in een stap aangebied, waaronder 12 merkers (Tabel 4; Li et al. , 2013a). Die primers wat in hierdie stelsel gebruik is, is gekies en gemerk met een van vier fluorescerende merkers (FAM, VIC, NED, PET) sodat die reekse van die allelgroottes van primers met dieselfde etikette nie oorvleuel nie.
Die outeurs het die analise op 'n PTC200-versterker (MJ Research, VSA) uitgevoer met behulp van QIAGEN multiplex PCR-kits of QIAGEN Typeit Microsatellite PCR-kits. Die volume van die reaksiemengsel was 12.5 μL. Die versterkingstoestande was soos volg: vir QIAGEN multiplex PCR: 95 ° C (15 min), 30x (95 ° C (20 sek), 58 ° C (90 sek), 72 ° C (60 sek), 72 ° C (20 min); vir QIAGEN Type-it Microsatellite PCR: 95 ° C (5 min), 28x (95 ° C (30 sek), 58 ° C (90 sek), 72 ° C (20 sek), 60 ° C (30 min).
Skeiding en visualisering van PCR-produkte is met behulp van 'n ABI3730 outomatiese kapillêre DNA-ontleder (Applied Biosystems) uitgevoer.
Tabel 4. Eienskappe van 12 standaard SSR-merkers wat gebruik word vir die genotipering van P. Infestans (Li et al., 2013a)
Naam | Aantal allele | Grootte reeks allele (bp) | Primers |
PiG11 | 13 | 130-180 | F: NED-TGCTATTTATCAAGCGTGGG R: GTTTTCAATCTGCAGCCGTAAGA |
ft02 | 4 | 255-275 | F: NED-ACTTGCAGAACTACCGCCC R: GTTTGACCACTTTCCTCCGGTTC |
PinfSSR11 | 4 | 325-360 | F: NED-TTAAGCCACGACATGAGCTG R: GTTTAGACAATTGTTTTGTGGTCGC |
D13 | 16 | 100-185 | F: FAM-TGCCCCCTGCTCACTC R: GCTCGAATTCATTTACAGACTTG |
PinfSSR8 | 4 | 250-275 | F: FAM-AATCTGATCGCAACTGAGGG R: GTTTACAAGATACAACACGTCGCTCC |
PinfSSR4 | 7 | 280-305 | FAM-TCTTGTTCGAGTATGGCGACG R: GTTTCACTTCGGGAGAAAGGCTTC |
ft04 | 4 | 160-175 | F: VIC-AGCGGCTTTACCGATGG R: GTTTCAGCGGCTGTTTCGAC |
ft70 | 3 | 185-205 | F: VIC-ATGAAAATACGTCAATGCTCG R: CGTTGGATATTTCTATTTCTTCG |
PinfSSR6 | 3 | 230-250 | F: GTTTTGGTGGGGCTGAAGTTTT R: VIC-TCGCCACAAGATTTATTCCG |
ft63 | 3 | 265-280 | F: VIC-ATGACGAAGATGAAAGTGAGG R: CGTATTTTCCTGTTTATCTAACACC |
PinfSSR2 | 3 | 165-180 | F: PET-CGACTTCTACATCAACCGGC R: GTTGCTTGGACTGCGTCTTTAGC |
Pi4B | 5 | 200-295 | F: PET-AAAATAAAGCCTTTTGGTTCA R: GCAAGCGAGGTTTGTAGATT |
'N Voorbeeld van die visualisering van die analise-resultate word in Fig. 6. Die resultate is geanaliseer met behulp van GeneMapper 3.7 sagteware deur die verkreë data te vergelyk met die data van bekende isolate. Om die interpretasie van die analise-resultate te vergemaklik, is dit nodig om 1-2 verwysingsisolate met 'n bekende genotipe by elke studie in te sluit.
Die voorgestelde navorsingsmetode is op 'n beduidende aantal veldmonsters getoets, waarna die outeurs protokolle gestandaardiseer het tussen laboratoriums van twee organisasies, The James Hutton Institute (UK) en Wageningen University & Research (Nederland), wat, tesame met die moontlikheid om standaard FTA-kaarte te gebruik vir vereenvoudigde versameling en versending van P. infestans DNA-monsters het dit moontlik gemaak om oor die moontlikheid van kommersiële gebruik van hierdie ontwikkeling te praat. Daarbenewens het 'n vinnige en akkurate metode vir genotipering van P. infestans-isolate met behulp van multiplex SSR-analise dit moontlik gemaak om gestandaardiseerde studies van populasies van hierdie patogeen op 'n wêreldwye skaal uit te voer, en die skepping van 'n wêrelddatabasis oor laatroes binne die raamwerk van die Eucablight-projek (www.eucablight.org), insluitend , insluitend die resultate van mikrosatelliet-analise, het dit moontlik gemaak om die opkoms en verspreiding van nuwe genotipes regoor die wêreld op te spoor.
Amplified beperking fragment lengte polimorfisme (AFLP). AFLP (amplified fragment length polymorphism) is 'n tegnologie vir die generering van ewekansige molekulêre merkers met spesifieke primers. In AFLP word DNA behandel met 'n kombinasie van twee beperkingsensieme. Spesifieke adapters word aan die taai ente van die beperkingsfragmente gebind.
Hierdie fragmente word dan versterk met behulp van primers wat aanvullend is tot die adaptervolgorde en beperkingsplek, en ook een of meer ewekansige basisse aan hul 3'-ente dra. Die stel fragmente wat verkry word, hang af van beperkingsensieme en lukraak geselekteerde nukleotiede aan die 3'-punte van die primers (Vos et al., 1995). AFLP - genotipering word gebruik om die genetiese variasie van verskillende organismes vinnig te bestudeer.
'N Gedetailleerde beskrywing van die metode word gegee in die werke van Mueller, Wolfenbarger, 1999, Savelkoul et al., 1999. Baie werk is vergelyk deur die resolusie van AFLP en SSR metodes deur Chinese navorsers. Die fenotipiese en genotipiese eienskappe van 48 P. infestans isolate wat in vyf streke van Noord-China versamel is, is bestudeer. Die AFLP-spektra het agt verskillende DNA-genotipes geopenbaar, in teenstelling met die SSR-genotipes, waarvoor geen diversiteit gevind is nie (Guo et al., 2008).
Versterking met primers wat homoloë is aan die rye van mobiele elemente
Merkers afgelei van reekse van retrotransposons is baie gerieflik vir genetiese kartering, die studie van genetiese diversiteit en evolusionêre prosesse (Schulman, 2006). As primers gemaak word om die stabiele rye van sekere mobiele elemente aan te vul, is dit moontlik om die streke van die genoom wat tussen hulle geleë is, te versterk. In studies van die veroorsakende middel van laatroes is die metode om dele van die genoom te versterk met behulp van 'n onderlaag wat aanvullend is tot die kernvolgorde van die SINE (Short Interspersed Nuclear Elements) retropazon, suksesvol toegepas (Lavrova en Elansky, 2003). Met behulp van hierdie metode is selfs in ongeslagtelike nakomelinge van een isolaat verskille geopenbaar. In hierdie verband is die gevolgtrekking gemaak dat die inter - SINE - PCR metode baie spesifiek is en dat die snelheid van SINE elemente in die Phytophthora genoom hoog is.
In die genoom van P. infestans is 12 families van kort retrotransposons (SINE's) geïdentifiseer; die spesieverdeling van kort retrotransposons is ondersoek; elemente (SINE's) wat in die genoom van slegs P. infestans aangetref word, is geïdentifiseer (Lavrova, 2004).
Kenmerke van die toepassing van metodes van vergelykende studie van stamme in populasiestudies
Wanneer u 'n studie beplan, is dit nodig om die doelwitte wat dit nastreef duidelik te verstaan en die toepaslike metodes te gebruik. Sommige metodes laat dus toe om 'n groot aantal onafhanklike merkerkenmerke te genereer, maar het terselfdertyd 'n lae reproduseerbaarheid en hang sterk af van die reagense wat gebruik word, reaksietoestande en die besoedeling van die materiaal wat ondersoek word. Daarom is dit nodig om in elke studie van 'n groep stamme verskeie standaard (verwysings) isolate te gebruik, maar selfs in hierdie geval is die resultate van verskeie eksperimente baie moeilik om te kombineer.
Hierdie groep metodes sluit RAPD, AFLP, InterSSR, InterSINE PCR in. Na versterking word 'n groot aantal DNA-fragmente van verskillende groottes verkry. Dit is raadsaam om sulke tegnieke te gebruik as dit nodig is om verskille vas te stel tussen nou verwante stamme (ouer-nageslag, wilde tipe mutante, ens.), Of in gevalle waar 'n gedetailleerde ontleding van 'n klein monster benodig word. Die AFLP-metode word dus wyd gebruik in genetiese kartering van P. infestans (van der Lee et al., 1997) en in intrapopulasie-studies (Knapova, Gisi, 2002, Cooke et al, 2003, Flier et al, 2003). Sulke metodes is onvanpas om te gebruik wanneer databasisse van stamme geskep word, omdat dit is prakties onmoontlik om die boekhouding van resultate te verenig wanneer ontledings in verskillende laboratoriums gedoen word.
Ten spyte van die skynbare eenvoud en spoed van uitvoering (DNA-isolasie sonder goeie suiwering, versterking, visualisering van die resultate), benodig hierdie groep metodes die gebruik van 'n spesiale metode om die resultate te dokumenteer: distillasie in polyakrylamiedgel met gemerkte (radioaktiewe of luminescerende) primers en daaropvolgende blootstelling aan lig of radioaktiewe materiaal. Konvensionele etidiumbromiedagarose-gelbeelding is gewoonlik nie geskik vir hierdie metodes nie 'n groot aantal DNA-fragmente van verskillende groottes kan versmelt.
Ander metodes, inteendeel, maak dit moontlik om 'n klein aantal funksies te genereer met hul baie hoë reproduceerbaarheid. Hierdie groep sluit die studie in van mitochondriale DNA-haplotipes (slegs twee haplotipes Ia en IIa word in Rusland opgemerk), paringsoort (die meeste isolate is onderverdeel in twee tipes: A2 en A1, selftraagbare SF word selde aangetref) en peptidasase-enzymspektra (twee loci Pep2 en Pep1 , bestaande uit twee isosieme elk) en glukose-2-fosfaat-isomerase (in Rusland is daar geen variasie in hierdie eienskap nie, hoewel daar in ander lande in die wêreld 'n noemenswaardige polimorfisme is). Dit is raadsaam om hierdie funksies te gebruik wanneer u versamelings ontleed, plaaslike en globale databasisse saamstel. In die geval van die analise van iso-ensieme en haplotipes van mitochondriale DNA, is dit hoegenaamd moontlik om sonder standaardstamme te doen, terwyl twee toetsisolate met bekende paringsoorte nodig is vir die analise van paringstipes.
Reaksietoestande en reagense kan slegs die kontras van die produk op die elektroforogram beïnvloed; die manifestasie van artefakte in hierdie tipe studies is onwaarskynlik.
Tans word die meerderheid van die bevolkings in die Europese deel van Rusland verteenwoordig deur stamme van albei soorte paring (Tabel 6), onder hulle is daar isolate met die tipes Ia en IIa van mitochondriale DNA (ander soorte mtDNA wat in die wêreld gevind is, is ná 1993 nie in Rusland gevind nie). Die spektra van peptidasase-ensieme word voorgestel deur twee genotipes op die Pep1-lokus (100/100, 92/92 en heterozygote 92/100, en die 92/92 genotipe is uiters skaars (<0,3%)) en twee genotipes op die Pep 2-lokus (100/100 , 112/112 en heterozygote 100/112, met die genotipe 112/112 wat minder gereeld as 100/100 voorkom, maar ook baie gereeld).
Daar was geen wisselvalligheid in die spektrum van iso-ensieme van glukose-6-fosfaat-isomerase na 1993 (die verdwyning van die klonale lyn US-1); alle bestudeerde isolate het die genotipe 100/100 gehad (Elansky en Smirnov, 2002).
Die derde groep metodes maak dit moontlik om 'n voldoende groep onafhanklike merkerkenmerke met 'n hoë reproduceerbaarheid te verkry. Vandag bevat hierdie groep die RFLP-RG57-sonde, wat 25-29 DNA-fragmente van verskillende groottes vervaardig. RFLP-RG57 kan gebruik word tydens die ontleding van monsters en die opstel van databasisse. Hierdie metode is egter baie duurder as die vorige, dit is tydrowend en benodig 'n voldoende groot hoeveelheid hoogs gesuiwerde DNA. Daarom word die navorser gedwing om die volume van die getoetsde materiaal te beperk.
Die ontwikkeling van RFLP-RG57 in die vroeë 90's van die vorige eeu het bevolkingsstudies van die veroorsakende middel van laatroes aansienlik verskerp. Dit het die basis geword van die metode wat gebaseer is op die seleksie en analise van 'klonale lyne' (sien hieronder). Saam met RFLP-RG57 word paringstipe, DNA-vingerafdrukke (RFLP-RG57-metode), spektra van peptidase en glukose-6-fosfaat-isomerase-iso-ensieme en mitochondriale DNA-tipe gebruik om klonale lyne te identifiseer. Danksy hom is getoon dat al., 1994), die vervanging van ou bevolkings deur nuwes (Drenth et al, 1993, Sujkowski et al, 1994, Goodwin et al, 1995a), en klonale geslagslyne wat in baie lande ter wêreld heers, is geïdentifiseer. Studies van Russiese stamme met behulp van hierdie metode het 'n hoë genotipiese polimorfisme van die stamme van die Europese deel en monomorfisme van die bevolking van die Asiatiese en Verre Oosterse dele van Rusland getoon (Elansky et al, 2001). En nou bly hierdie metode die belangrikste in populasie studies van P. infestans. Die wye verspreiding daarvan word egter belemmer deur die taamlike hoë koste en arbeidsintensiteit in uitvoering.
Nog 'n belowende tegniek wat selde in P. infestans-studies gebruik word, is mikrosatellietherhaling (SSR) -analise. Tans word hierdie metode wyd gebruik om kloonlyne te isoleer. Vir die analise van stamme word fenotipiese merkeienskappe soos die teenwoordigheid van virulensiegene aan aartappelvariëteite gebruik (Avdey, 1995, Ivanyuk et al., 2002, Ulanova et al., 2003) en tamatie (en word steeds gebruik). Teen hierdie tyd het gene vir virulensie aan aartappelvariëteite hul waarde verloor as merkeienskappe vir populasiestudies as gevolg van die voorkoms van die maksimum (of naby daaraan) aantal virulensiegene in die oorgrote meerderheid isolate. Terselfdertyd word die T1 virulensie geen vir tamatie kultivars wat die ooreenstemmende Ph1 geen dra, suksesvol gebruik as 'n merkeienskap (Lavrova et al., 2003; Ulanova et al., 2003).
In baie werke word weerstand teen swamdoders as 'n merkeienskap gebruik. Hierdie eienskap is nie wenslik om in populasiestudies te gebruik nie vanweë die redelike maklike voorkoms van weerstandsmutasies in klonale lyne na die toediening van metalaxyl- (of mefenoxam-) bevattende swamdoders in die veld. Daar is byvoorbeeld beduidende verskille in die vlak van weerstand binne die Sib1-klonale lyn getoon (Elansky et al., 2001).
Dus, paringsoort, peptidasase-ensiem-spektrum, mitochondriale DNA-tipe, RFLP-RG57, SSR is die voorkeurmerkerkenmerke vir die skep van databanke en etikettering van stamme in versamelings. Om beperkte monsters te vergelyk, kan AFLP, RAPD, InterSSR, Inter-SINE PCR gebruik word (Tabel 5) as dit nodig is om die maksimum aantal merkerkenmerke toe te pas. Daar moet egter onthou word dat hierdie metodes swak reproduseerbaar is, en in elke individuele eksperiment (amplifikasie-elektroforese-siklus) is dit nodig om verskeie verwysingsisolate te gebruik.
Tabel 5. Vergelyking van verskillende navorsingsmetodes van stamme P. infestans
maatstaf | TC | Isofer-polisie | mtDNA | RFLP-RG57 | RAPD | ISSR | SSR | AFLP | Ds |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Hoeveelheid inligting | Н | Н | Н | С | В | В | С | В | В |
Herhaalbaarheid | В | В | В | В | Н | Н | С | С | С |
Moontlikheid van artefakte | Н | Н | Н | Н | В | С | Н | С | В |
Koste | Н | С | Н | В | Н | Н | Н | С | Н |
Arbeidsintensiteit | Н | Н | Н | В | NS * | NS * | Н | С | NS * |
Analise spoed ** | В | Н | Н | С | Н | Н | Н | Н | Н |
Opmerking: H - laag, C - medium, B - hoog; НС * - arbeidsintensiteit is laag as u agarose gel of outomaties gebruik
genotyper, medium - deur distillasie in polyacrylamide gel met gemerkte primers,
** - die tyd wat daaraan bestee is om mycelium vir DNA-isolasie te verbou, word nie getel nie
Bevolkingstruktuur
Klonale lyne
By gebrek aan herkombinasie of die onbeduidende bydrae tot die bevolkingstruktuur, bestaan die bevolking uit 'n sekere aantal klone, waarvan genetiese uitwisseling uiters skaars is.
In sulke populasies is dit meer insiggewend om nie die frekwensies van individuele gene te bestudeer nie, maar die frekwensies van genotipes wat 'n gemeenskaplike oorsprong het (klonale afstammelinge of klonale afstammings) en verskil slegs deur puntmutasies. Bevolkingsstudies van die laatroespatogeen en die analise van klonale lyne het aansienlik versnel sedert die aanbreek van die RFLP-RG57-metode in die vroeë 90's van die vorige eeu. Saam met RFLP-RG57 word paringstipe, spektra van peptidase en glukose-6-fosfaat-isomerase-iso-ensieme en mitochondriale DNA-tipe gebruik om klonlyne te identifiseer. Die kenmerke van die mees algemene klonlyne word in Tabel 6 getoon.
Kloon US-1 het die bevolking oral oorheers tot aan die einde van die 80's, waarna dit deur ander klone vervang is en uit Europa en Noord-Amerika verdwyn het. Dit kom nou voor in die Verre Ooste (Filippyne, Taiwan, China, Japan, Korea, Koh et al., 1994, Mosa et al., 1993), in Afrika (Uganda, Kenia, Rwanda, Goodwin et al., 1994, Vega-Sanchez et. al., 2000; Ochwo et al., 2002) en in Suid-Amerika (Ecuador, Brasilië, Peru, Forbes et al., 1997, Goodwin et al., 1994). Geen stamme wat tot die US-1-lyn behoort, is in Australië alleen geïdentifiseer nie. P. infestans-isolate het blykbaar na Australië gekom met nog 'n golf van migrasie (Goodwin, 1997).
Kloon US-6 het in die laat 70's van Noord-Mexiko na Kalifornië migreer en na 32 jaar sonder siektes 'n epidemie in aartappels en tamaties veroorsaak. As gevolg van sy hoë aggressiwiteit het dit die kloon US-1 verplaas en die westelike kus van die Verenigde State begin oorheers (Goodwin et al., 1995a).
Die genotipes US-7 en US-8 is in 1992 in die Verenigde State ontdek en reeds in 1994 wyd versprei in die Verenigde State en Kanada. Gedurende een veldseisoen kan kloon US-8 kloon US-1 byna heeltemal verdring in aartappelpersele wat aanvanklik met albei klone in gelyke konsentrasie besmet is (Miller en Johnson, 2000).
Klone BC-1 tot BC-4 is in British Columbia geïdentifiseer in 'n klein aantal isolate van Goodwin et al., 1995b). Kloon US-11 het wyd in die Verenigde State versprei en US-1 in Taiwan verdring. Klone JP-1 en EC-1, tesame met kloon US-1, is algemeen in onderskeidelik Japan en Ecuador (Koh et al., 1994; Forbes et al., 1997).
SIB-1 is 'n kloon wat in Rusland geheers het oor 'n uitgestrekte gebied van die streek Moskou tot Sakhalin. In die streek Moskou is dit in 1993 ontdek, en sommige veldpopulasies bestaan hoofsaaklik uit stamme van hierdie klonlyn, wat baie bestand is teen metalaksiel. Na 1993 het die voorkoms van hierdie kloon aansienlik afgeneem. Buiten die Oeral in 1997-1998 is SIB-1 oral aangetref, met die uitsondering van die Khabarovsk-gebied (die kloon SIB-2 is daar wydverspreid). Die ruimtelike skeiding van klone met verskillende soorte paring sluit die seksuele proses in Siberië en die Verre Ooste uit. In teenstelling met Siberië word die bevolking in die Moskou-streek deur baie klone verteenwoordig; byna elke isolaat het 'n unieke multilokus-genotipe (Elansky et al., 2001, 2015). Hierdie diversiteit kan nie net verklaar word deur die invoer van swamstamme uit verskillende wêrelddele met ingevoerde saadmateriaal nie. Aangesien albei soorte paring in die bevolking voorkom, is dit moontlik dat die verskeidenheid daarvan ook te wyte is aan rekombinasie. In British Columbia word dus die opkoms van genotipes BC-2, BC-3 en BC-4 aanvaar as gevolg van verbastering van klone BC-1 en US-6 (Goodwin et al., 1995b). Dit is moontlik dat basterstamme in Moskou-bevolkings voorkom. Stamme MO-4, MO-8 en MO-11 heterosigoties vir die PEP-lokus kan byvoorbeeld basters wees tussen stamme MO-12, MO-21, MO-22, met die A2-koppelingstipe en homosigoties vir een allel van die PEP-lokus en die stam MO-8, met die A1-paringstipe en homosigoties vir 'n ander allel van die lokus. En as dit die geval is, en in moderne populasies van P. infestans is daar 'n neiging tot 'n toename in die rol van die seksuele proses, dan sal die inligtingswaarde van die analise van multilokusklone afneem (Elansky et al., 2001, 2015).
Variasie in klonale lyne
Tot in die 90's van die 20ste eeu was die klonale lyn US-1 wydverspreid in die wêreld. Die meeste van die veld- en streekpopulasies bestaan uitsluitlik uit stamme met die US-1 genotipe. Daar is egter ook verskille tussen die isolate waargeneem, waarskynlik veroorsaak deur 'n mutasieproses. Mutasies het in sowel kern- as mitochondriale DNA voorgekom en het onder meer die weerstand teen fenielamiedgeneesmiddels en die aantal virulensiegene beïnvloed. Lyne wat deur mutasies van die oorspronklike genotipes verskil, word aangedui deur bykomende getalle na die punt na aanleiding van die naam van die oorspronklike genotipe (byvoorbeeld die US-1.1-mutantlyn van die US-1-klonlyn). Vingerafdrukke DNA-lyne US-1.5 en US-1.6 bevat bykomstige lyne van verskillende groottes (Goodwin et al., 1995a, 1995b); die klonale lyn US-6.3 verskil ook van US-6 met een bykomstige lyn (Goodwin, 1997, tabel 7).
In die studie van mitochondriale DNA is gevind dat slegs mitochondriale DNA van tipe 1b in die klonale lyn US-1 voorkom (Carter et al., 1990). In die studie van stamme van hierdie klonale afstamming uit Peru en die Filippyne is daar egter isolate gevind waarvan die mitochondriale DNA-tipes verskil van 1b in die teenwoordigheid van invoegings en skrapings (Goodwin, 1991, Koh et al., 1994).
Tabel 6. Multilokus genotipes van sommige P. infestans klonale lyne
Naam | Paring tipe | Isosieme | DNA-vingerafdrukke | MtDNA tipe | |
GPI | PEP | ||||
US-1 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1.0111010110011E + 24 | Ib |
US-2 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1.0111010010011E + 24 | - |
US-3 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1.0111000000011E + 24 | - |
US-4 | A1 | 100/100 | 92/92 | 1.0111010010011E + 24 | - |
US-5 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1.0111010010011E + 24 | - |
US-6 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1.0111110010011E + 24 | IIb |
US-7 | A2 | 100/111 | 100/100 | 1.0011000010011E + 24 | Ia |
US-8 | A2 | 100/111/122 | 100/100 | 1.0011000010011E + 24 | Ia |
US-9 | A1 | 100/100 | 83/100 | * | - |
US-10 | A2 | 111/122 | 100/100 | - | - |
US-11 | A1 | 100/111 | 92/100 | 1.0101110010011E + 24 | IIb |
US-12 | A1 | 100/111 | 92/100 | 1.0001000010011E + 24 | - |
US-14 | A2 | 100/122 | 100/100 | 1.0000000000011E + 24 | - |
US-15 | A2 | 100/100 | 92/100 | 1.0001000010011E + 24 | Ia |
US-16 | A1 | 100/111 | 100/100 | 1.0001100010011E + 24 | - |
US-17 | A1 | 100/122 | 100/100 | 1.0100010000011E + 24 | - |
US-18 | A2 | 100/100 | 92/100 | 1.0001000010011E + 24 | Ia |
US-19 | A2 | 100/100 | 92/100 | 1.0101010000011E + 24 | Ia |
EG-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 |
Opmerking: * - geen data nie.
Tabel 7. Multilokus-genotipes en hul mutante lyne
Naam | Paring tipe | | DNA-vingerafdrukke (RG57) | Notes | |
GPI | PEP-1 | ||||
US-1 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1011101011001101000110011 | Oorspronklike genotipe 1 |
US-1.1 | A1 | 86/100 | 100/100 | 1011101011001101000110011 | Mutasie in PEP |
US-1.2 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1011101010001101000110011 | Mutasie in RG57 |
US-1.3 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1011101001001101000110011 | Mutasie in RG57 |
US-1.4 | A1 | 86/100 | 100/100 | 1011101010001101000110011 | Mutasie in RG57 en PEP |
US-1.5 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1011101011001101010110011 | Mutasie in RG57 |
US-6 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1011111001001100010110011 | Oorspronklike genotipe 2 |
US-6.1 | A1 | 100/100 | 92 /92 | 1011111001001100010110011 | Mutasie in PEP |
US-6.2 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1011101001001100010110011 | Mutasie in RG57 |
US-6.3 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1011111001011100010110011 | Mutasie in RG57 |
US-6.4 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1011011001001100010110011 | Mutasie in RG57 en PEP |
US-6.5 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1011111001001100010010011 | Mutasie in RG57 |
BR-1 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1011101000001100001111011 | Oorspronklike genotipe 3 |
BR-1.1 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1010101000001100001110011 | Mutasie in RG57 |
Daar is ook veranderinge in die spektra van isosieme. As 'n reël word dit veroorsaak deur die afbreek van 'n organisme wat aanvanklik heterosigoties vir hierdie ensiem in homosigoties is. In 1993, op tamatievrugte, het ons 'n stam met kenmerke van US-1 geïdentifiseer: RG57 vingerafdrukke, mitochondriale DNA-tipe en 86/100 genotipe vir glukose-6-fosfati-isomerase, maar dit was homosigoties (100/100) vir die eerste peptidaseplek in plaas van 'n 92/100 heterosigotiese kenmerk van hierdie klonale lyn. Ons noem die genotipe van hierdie stam MO-17 (Tabel 6). Die mutante lyne US-1.1 en US-1.4 verskil ook van US-1 deur mutasies by die eerste peptidaselokus (Tabel 7).
Mutasies wat lei tot veranderinge in die aantal virulensiegene vir aartappel- en tamatievariëteite is redelik algemeen. Dit is opgemerk onder die isolate van die klonale lyn US-1 in populasies uit Nederland (Drenth et al., 1994), Peru (Goodwin et al., 1995a), Pole (Sujkowski et al., 1991), Noord-Noord-Amerika (Goodwin et al., ., 1995b). Verskille in die aantal aartappelvirulensiegene is ook opgemerk onder isolate van die kloonlyne US-7 en US-8 in Kanada en die Verenigde State (Goodwin et al., 1995a), onder isolate van die SIB-1-lyn in die Asiatiese deel van Rusland (Elansky et al, 2001 ).
Isolate met sterk verskille in die vlakke van weerstand teen fenielamiedgeneesmiddels is geïdentifiseer in monoklonale veldpopulasies, wat almal tot die klonale lyn Sib-1 behoort het (Elansky et al, 2001, tabel 1). Byna alle stamme van die klonale lyn US-1 is uiters sensitief vir metalaksiel; hoogs weerstandbiedende isolate van hierdie lyn is egter in die Filippyne geïsoleer (Koh et al., 1994) en in Ierland (Goodwin et al., 1996).
Moderne populasies van P. infestans
Sentraal-Amerika (Mexiko)
Die P. infestans-bevolking in Mexiko verskil aansienlik van ander wêreldbevolkings, wat hoofsaaklik te wyte is aan sy historiese posisie. Talle studies van hierdie populasie en verwante P. infestans spesies van die klade Phytophthora, sowel as plaaslike spesies van die genus Solanum, het gelei tot die gevolgtrekking dat die ontwikkeling van die patogeen in die sentrale deel van Mexiko plaasgevind het tesame met die evolusie van gasheerplante en geassosieer is met seksuele rekombinasie (Grünwald, Flier , 2005). Albei soorte paring word in die populasie en in gelyke verhoudings voorgestel, en die teenwoordigheid van oospore in die grond op plante en knolle van aartappels en wildverwante Solanum-spesies bevestig die teenwoordigheid van 'n seksuele proses in die bevolking (Fernández-Pavía et al., 2002). Onlangse studies oor die Toluca-vallei en omstreke (die veronderstelde oorsprongsentrum van die patogeen) het die hoë genetiese diversiteit van die plaaslike bevolking van P. infestans (134 multilokus-genotipes in 'n steekproef van 176 monsters) en die teenwoordigheid van verskeie gedifferensieerde subpopulasies in die streek bevestig (Wang et al., 2017). Faktore wat bydra tot hierdie differensiasie is die ruimtelike verdeling van subpopulasies wat kenmerkend is van die hooglande van sentraal Mexiko, verskille in verbouingstoestande en aartappelvariëteite wat in valleie en berge gebruik word, en die teenwoordigheid van wilde knolagtige Solanum-spesies wat as alternatiewe gashere kan dien (Fry et al. ., 2009).
Daar moet egter op gelet word dat die populasies van P. infestans in die noorde van Mexiko meer klonaal van aard is en meer soortgelyk is aan Noord-Amerikaanse bevolkings, wat kan aandui dat dit die nuwe genotipes is (Fry et al., 2009).
Noord-Amerika
Die Noord-Amerikaanse populasies van P. infestans het nog altyd 'n baie eenvoudige struktuur gehad en hul klonale karakter is vasgestel lank voor die gebruik van mikrosatellietontleding. Tot 1987 het die klonale lyn US-1 in die Verenigde State en Kanada gedomineer (Goodwin et al., 1995). In die middel van die sewentigerjare, toe swamdoders gebaseer op metalaksiel, het hierdie kloon begin vervang deur ander, meer weerstandige genotipes wat uit Mexiko migreer (Goodwin et al., 70). Teen die einde van die 1998's. die US-90 genotipe het die US-8 genotipe in die Verenigde State heeltemal vervang en die dominante klonlyn op aartappels geword (Fry et al., 1; Fry et al., 2009). Die situasie was anders met tamaties, wat voortdurend verskeie kloonlyne bevat, en die samestelling daarvan het van jaar tot jaar verander (Fry et al., 2015).
In 2009 het 'n groot epidemie van laatroes in die Verenigde State op tamaties uitgebreek. 'N Kenmerk van hierdie pandemie was dat dit op baie plekke in die noordooste van die Verenigde State byna gelyktydig begin het, en dit blyk te wees dat dit gepaard gaan met groot verkope van besmette tamatieplantjies in groot tuinsentrums (Fry et al., 2013). Die oesverliese was enorm. Mikrosatelliet-analise van die aangetaste monsters het getoon dat die pandemiese stam tot die klonlyn US-22 A2-tipe paring behoort. In 2009 het die aandeel van hierdie genotipe in die Amerikaanse bevolking van P. infestans 80% bereik (Fry et al., 2013). In die daaropvolgende jare het die aandeel aggressiewe genotipes US-23 (hoofsaaklik op tamaties) en US-24 (op aartappels) geleidelik toegeneem in die bevolking, maar na 2011 het die opsporingskoers van US-24 aansienlik afgeneem en tot op hede ongeveer 90% van die patogeenpopulasie in Die Verenigde State word verteenwoordig deur die US-23 genotipe (Fry et al., 2015).
In Kanada, soos in die Verenigde State, aan die einde van die 90's. die dominante genotipe US-1 is verdring deur US-8, waarvan die dominante posisie tot 2008 onveranderd gebly het. In Kanada was daar ernstige laatroesepidemies wat verband hou met die verkoop van besmette tamatieplantjies, maar dit is veroorsaak deur die genotipes US-2009 en US-2010 (Kalischuk et al., 23). Die duidelike geografiese onderskeiding van hierdie genotipes was opmerklik: VS-8 het die westelike provinsies van Kanada (2012%) oorheers, terwyl VS-23 die oostelike provinsies (68%) oorheers het. In die daaropvolgende jare het die VS-8 na die oostelike streke versprei; in die algemeen het sy aandeel in die bevolking egter effens afgeneem teen die agtergrond van die voorkoms van genotipes US-83 en US-23 in die land (Peters et al., 22). Tot op hede handhaaf US-24 'n dominante posisie in die hele Kanada; US-2014 is teenwoordig in British Columbia, terwyl US-23 en US-8 in Ontario is (Peters, 23).
Die Noord-Amerikaanse populasies van P. infestans is dus hoofsaaklik klonale lyne. Gedurende die afgelope 40 jaar het die aantal aangetoonde klonale genotipes 24 bereik. Ondanks die feit dat daar stamme van albei soorte paring in die populasie voorkom, is die waarskynlikheid dat nuwe genotipes as gevolg van seksuele rekombinasie voorkom, redelik laag. Nietemin, in die afgelope 20 jaar is daar verskeie gevalle aangeteken van kortstondige rekombinante populasies (Gavino et al., 2000; Danies et al., 2014; Peters et al., 2014), en in een geval was die resultaat van die kruising die genotipe US-11 , wat jare lank in Noord-Amerika verskans was (Gavino et al., 2000). Tot 2009 het veranderinge in die struktuur van bevolkings verband gehou met die opkoms van nuwe, meer aggressiewe genotipes met die daaropvolgende migrasie en verplasing van voorheen dominante voorgangers. Wat het in 2009-2010 gebeur In die VSA en Kanada het epifytotika vir die eerste keer getoon dat uitbrake van die siekte in die era van globalisering geassosieer kan word met die aktiewe verspreiding van nuwe genotipes by die verkoop van besmette plantmateriaal.
Suid-Amerika
Tot onlangs was die Suid-Amerikaanse populasies van P. infestans nie gereeld nie en ook nie groot nie. Dit is bekend dat die struktuur van hierdie bevolkings redelik eenvoudig is en 1-5 klonale afstammelinge per land insluit (Forbes et al., 1998). Teen 1998 is die genotipes US-1 (Brasilië, Chili) BR-1 (Brasilië, Bolivië, Uruguay, Paraguay), EC-1 (Ecuador, Colombia, Peru en Venezuela), AR-1, AR -2, AR-3, AR-4 en AR-5 (Argentinië), PE-3 en PE-7 (suidelike Peru). Paringstipe A2 was in Brasilië, Bolivië en Argentinië aanwesig en is nie buite die Boliviaans-Peruaanse grens in die gebied van die Titicacameer gevind nie, waaragter die EC-1 A1-genotipe in die Andes oorheers het. Op tamaties het US-1 die dominante genotipe in Suid-Amerika gebly.
Die situasie het min of meer in die 2000's voortgeduur. 'N Belangrike punt was die ontdekking van 'n nuwe klonale lyn EC-2 van die A2-tipe op wilde verwante van aartappels (S. brevifolium en S. tetrapetalum) in die Noord-Andes (Oliva et al., 2010). Filogenetiese studies het getoon dat hierdie lyn nie heeltemal identies is aan P. infestans nie, alhoewel dit nou verwant is, is daar in hierdie verband voorgestel om dit te oorweeg, asook 'n ander lyn, EC-3, geïsoleer van die tamatieboom S. betaceum wat in die Andes groei. 'n nuwe spesie genaamd P. andina; die status van hierdie spesie ('n onafhanklike spesie of 'n baster van P. infestans met 'n onbekende lyn) is egter nog onduidelik (Delgado et al., 2013).
Tans is alle Suid-Amerikaanse populasies van P. infestans klonaal. Ondanks die teenwoordigheid van beide soorte paring, is geen rekombinante populasies geïdentifiseer nie. Op tamaties is die US-1-genotipe alomteenwoordig, blykbaar verplaas van aartappels deur plaaslike stamme, waarvan die presiese oorsprong nog onbekend is. In Brasilië, Bolivië en Uruguay is die BR-1-genotipe aanwesig; in Peru, tesame met US-1 en EC-1, is daar verskeie ander plaaslike genotipes. In die Andes word die dominante posisie behou deur die klonale lyn EC-1, waarvan die verhouding met die pas ontdekte P. andina onbekend is. Die enigste "onstabiele" plek vir die periode 2003-2013. daar was beduidende veranderinge in die bevolking, het Chili geword (Acuña et al., 2012), waar in 2004-2005. die patogeenpopulasie word gekenmerk deur weerstand teen metalaksiel en 'n nuwe mitochondriale DNA-haplotipe (Ia in plaas van die voorheen huidige Ib). 2006 tot 2011 in die bevolking het genotipe 21 (volgens SSR) oorheers, waarvan die aandeel 90% bereik het, waarna die palm oorgedra het na genotipe 20, waarvan die voorkoms in die volgende twee jaar op ongeveer 67% gebly het (Acuña, 2015).
Europa
In die geskiedenis van Europa was daar ten minste twee migrasiegolwe van P. infestans uit Noord-Amerika: in die 1de eeu. (HERB-1) en vroeë 70ste eeu (US-1). Die alomteenwoordige verspreiding van swamdoders wat metaalaksiel bevat, in die XNUMX's. het gelei tot die verplasing van die dominante genotipe US-XNUMX en die vervanging daarvan met nuwe genotipes. As gevolg hiervan is die populasies van die patogeen in die meeste lande van Wes-Europa hoofsaaklik deur verskeie klonlyne voorgestel.
Die gebruik van mikrosatelliet-analise vir die ontleding van patogeenpopulasies het dit moontlik gemaak om ernstige veranderinge wat in Wes-Europa in 2005-2008 voorgekom het, aan die lig te bring. In 2005 is 'n nuwe klonale lyn in die Verenigde Koninkryk ontdek, genaamd 13_A2 (of "Blue 13") en gekenmerk deur die A2-tipe paring , hoë aggressiwiteit en weerstand teen fenielamiede (Shaw et al., 2007). Dieselfde genotipe is gevind in monsters wat in 2004 in Nederland en Noord-Frankryk versamel is, wat voorgestel het dat dit vanaf die vasteland van Europa na die Verenigde Koninkryk migreer, moontlik met moere (Cooke et al., 2007). Die studie van die genoom van verteenwoordigers van hierdie klonale lyn het 'n hoë mate van polimorfisme van sy volgorde getoon (teen 2016 het die aantal subklonale variasies 340 bereik) en 'n beduidende mate van variasie in die vlak van geenuitdrukking, insluitend effektorgene tydens plantinfeksie (Cooke et al., 2012; Cooke, 2017). Hierdie kenmerke, tesame met die verhoogde duur van die biotrofiese fase, kan 'n verhoogde aggressiwiteit van 13_A2 veroorsaak en die vermoë om selfs aartappelvariëteite wat bestand is teen laatroes te besmet.
In die volgende paar jaar het die genotipe vinnig versprei oor die lande van Noordwes-Europa (Groot-Brittanje, Ierland, Frankryk, België, Nederland, Duitsland) met die gelyktydige verplasing van die voorheen dominante genotipes 1_A1, 2_A1, 8_A1 (Montarry et al., 2010; Gisi et al. , 2011; Van den Bosch et al., 2011; Cooke, 2015; Cooke, 2017). Volgens die webwerf www.euroblight.net het die aandeel van 13_A2 in die bevolking van hierdie lande 60-80% en meer bereik; die voorkoms van hierdie genotipe is ook in sommige lande in Oos- en Suid-Europa aangeteken. In 2009-2012. 13_A2 het sy oorheersende posisies in Groot-Brittanje en Frankryk verloor, met die 6_A1-lyn (8_A1 in Ierland), en in Nederland en België is dit gedeeltelik vervang deur genotipes 1_A1, 6_A1 en 33_A2 (Cooke et al., 2012; Cooke, 2017; Stellingwerf, 2017).
Tot op hede is ongeveer 70% van die Wes-Europese bevolking van P. infestans monoklonaal. Volgens die webwerf www.euroblight.net is die dominante genotipes in die lande van Noordwes-Europa (VK, Frankryk,
Nederland, België) bly ongeveer in gelyke verhoudings 13_A2 en 6_A1, laasgenoemde word feitlik nie buite die gespesifiseerde streek gevind nie (met die uitsondering van Ierland), maar het reeds minstens 58 subklone (Cooke, 2017). Variasies 13_A2 kom in merkbare hoeveelhede in Duitsland voor, en word ook sporadies in die lande van Sentraal- en Suid-Europa waargeneem. Genotipe 1_A1 maak 'n belangrike deel uit van die bevolking van België en gedeeltelik Nederland en Frankryk. Genotipe 8_A1 het in die Europese bevolking gestabiliseer op die vlak van 3-6%, met die uitsondering van Ierland, waar dit sy leidende posisie behou en in twee subklone verdeel is (Stellingwerf, 2017). Laastens, in 2016, is 'n toename in die voorkoms van nuwe genotipes 36_A2 en 37_A2, wat die eerste keer in 2013-2014 aangeteken is, opgemerk; Hierdie genotipes word tot op hede in Nederland en België en deels in Frankryk en Duitsland aangetref, asook in die suidelike deel van Groot-Brittanje (Cooke, 2017). Ongeveer 20-30% van die Wes-Europese bevolking word jaarliks deur unieke genotipes voorgestel.
In teenstelling met Wes-Europa, teen die tyd dat die 13_A2-genotipe verskyn het, was die bevolking van Noord-Europa (Swede, Noorweë, Denemarke, Finland) nie deur kloonlyne nie, maar deur 'n groot aantal unieke genotipes (Brurberg et al.,
2011). Gedurende die periode van aktiewe verspreiding van 13_A2 in Wes-Europa is die voorkoms van hierdie genotipe in Skandinawië eers in 2011 opgemerk, toe dit die eerste keer in Noord-Jutland (Denemarke) ontdek is, waar hoofsaaklik industriële aartappelvariëteite gekweek word met die aktiewe gebruik van metaalaksielbevattende swamdoders (Nielsen et al., 2014). Volgens www.euroblight.net is genotipe 13_A2 ook in 2014 in verskeie monsters uit Noorweë en Denemarke opgespoor en in 2016 in verskeie Noorse monsters; daarbenewens is daar in 2013 'n klein hoeveelheid genotipe 6_A1 in Finland opgemerk. Die hoofrede vir die mislukking van 13_A2 en ander kloonlyne in die verowering van Skandinawië word beskou as die klimaatsverskille van hierdie streek as die lande van Wes-Europa.
Benewens die feit dat koel somers en koue winters bydra tot die oorlewing van oospore eerder as vegetatiewe miselium (Sjöholm et al., 2013), dra grondvries in die winter (wat gewoonlik nie in warmer lande van Wes-Europa voorkom nie) by tot die sinchronisering van ontkieming en plant van oospore. aartappel, wat hul rol as bron van primêre infeksie verbeter (Brurberg et al., 2011). Daar moet ook op gelet word dat die ontwikkeling van infeksie uit oospore in noordelike toestande die ontwikkeling van knolbesmetting oorskry, wat uiteindelik die oorheersing van selfs meer aggressiewe, maar later ontwikkelde klonale lyne voorkom (Yuen, 2012). Die struktuur van die meeste bestudeerde populasies van P. infestans in Oos-Europa (Pole, die Baltiese state) stem baie ooreen met dié in Skandinawië.
Albei soorte paring is ook hier aanwesig, en die oorgrote meerderheid genotipes wat deur SSR-analise bepaal word, is uniek (Chmielarz et al., 2014; Runno-Paurson et al., 2016). Soos in Noord-Europa, het die verspreiding van klonale lyne (hoofsaaklik van die 13_A2-genotipe) feitlik geen invloed op die plaaslike bevolking van die patogeen nie, wat 'n hoë diversiteitsvlak behou met die afwesigheid van dominante lyne.
Die teenwoordigheid van 13_A2 word soms waargeneem in lande met kommersiële aartappelvariëteite. In Rusland ontwikkel die situasie op soortgelyke wyse. Mikrosatelliet-analise van P. infestans isolate versamel in 2008-2011 in tien verskillende streke van die Europese deel van Rusland, het 'n hoë mate van genotipiese diversiteit getoon en 'n volledige gebrek aan toevallighede met Europese klonale lyne (Statsyuk et al., 10). Enkele jare later het 'n studie van monsters van P. infestans wat in die Leningrad-streek in 2014-2013 versamel is, beduidende verskille getoon tussen hulle en die genotipes uit hierdie streek wat in die vorige studie geïdentifiseer is. In beide studies is geen Wes-Europese genotipes gevind nie (Beketova et al., 2014; Kuznetsova et al., 2014).
Die hoë genetiese diversiteit van die Oos-Europese populasies van P. infestans en die afwesigheid van dominante klonlyne daarin kan om verskeie redes verband hou. Eerstens, soos in Noord-Europa, dra die klimaatstoestande van die betrokke lande by tot die vorming van oospore as 'n primêre bron van infeksie (Ulanova et al., 2010; Chmielarz et al., 2014). Tweedens word 'n beduidende deel van aartappels wat in hierdie lande geproduseer word, op klein privaat plase verbou, dikwels omring deur woude of ander hindernisse vir die vrye beweging van aansteeklike materiaal (Chmielarz et al., 2014). In die reël word aartappels wat onder sulke omstandighede verbou word, feitlik nie met chemikalieë behandel nie, en die keuse van variëteite is gebaseer op hul weerstand teen laatroes, d.w.s. daar is geen selektiewe druk vir aggressiwiteit en weerstand teen metalaksiel nie, wat weerstandige genotipes, soos 13_A2, van voordele bo ander genotipes ontneem (Chmielarz et al., 2014). Ten slotte, as gevolg van die klein grootte van grondpersele, oefen hul eienaars gewoonlik nie wisselbou nie, terwyl hulle aartappels jare op dieselfde plek verbou, wat bydra tot die ophoping van 'n geneties uiteenlopende entstof (Runno-Paurson et al., 2016; Elansky, 2015; Elansky et al. ., 2015).
Asië
Tot onlangs het die struktuur van P. infestans-bevolkings in Asië relatief swak verstaan. Dit was bekend dat dit hoofsaaklik deur klonale lyne voorgestel word, en die effek van seksuele rekombinasie op die opkoms van nuwe genotipes is baie klein. So byvoorbeeld in 1997-1998. In die Asiatiese deel van Rusland (Siberië en die Verre Ooste) is die patogeenpopulasie deur slegs drie genotipes verteenwoordig met 'n oorheersing van die SIB-1-genotipe (Elansky et al., 2001). Die teenwoordigheid van klonale patogeenlyne is getoon in lande soos China, Japan, Korea, die Filippyne en Taiwan (Koh et al., 1994; Chen et al., 2009). Die klonale lyn US-1 het in die laat 90's - vroeë 2000's oor 'n groot gebied in Asië gedomineer. byna oral begin vervang word deur ander genotipes, wat op hul beurt weer plek gemaak het vir nuwes. In die meeste gevalle het veranderinge in die struktuur en samestelling van bevolkings in Asiatiese lande verband gehou met die migrasie van nuwe genotipes van buite. Dus, in Japan, met die uitsondering van die JP-3 genotipe, het alle ander Japannese genotipes wat na US-1 verskyn het (JP-1, JP-2, JP-3) min of meer bewese eksterne oorsprong (Akino et al., 2011) ... Daar is tans drie hoofpatogeenpopulasies in China, wat 'n duidelike geografiese verdeling het; Daar is geen of baie swak geenvloei tussen hierdie populasies (Guo et al., 2010; Li et al., 2013b). Genotipe 13_A2 verskyn op die grondgebied van China in sy suidelike provinsies (Yunnan en Sichuan) in 2005-2007, en in 2012-1014. is ook in die noordooste van die land gesien (Li et al., 2013b). In Indië het 13_A2 vermoedelik op dieselfde tyd as in China verskyn, waarskynlik met besmette moere (Chowdappa et al., 2015), en in 2009-2010. het 'n ernstige epifytose van laatroes op tamatie in die suide van die land veroorsaak, waarna dit na aartappels versprei het en in 2014 'n uitbraak van laatroes in Wes-Bengale veroorsaak het, wat gelei het tot die ondergang en selfmoord van baie plaaslike boere (Fry, 2016).
Afrika
Tot 2008-2010 sistematiese studies van P. infestans in Afrikalande is nie uitgevoer nie. Op die oomblik kan die Afrika-bevolking van P. infestans in twee groepe verdeel word, en hierdie verdeling word duidelik geassosieer met die invoer van moere uit Europa.
In Noord-Afrika, wat aartappelmoere aktief uit Europa invoer, is die paringsoort A2 wydverspreid in byna alle streke, wat 'n teoretiese moontlikheid bied vir die ontstaan van nuwe genotipes as gevolg van seksuele rekombinasie (Corbière et al., 2010; Rekad et al., 2017). Daarbenewens word in Algerië die teenwoordigheid van genotipes 13_A2, 2_A1 en 23_A1 opgemerk met 'n uitgesproke oorheersing van die eerste daarvan, sowel as 'n geleidelike afname in die verhouding unieke genotipes tot die verdwyning (Rekad et al., 2017). In teenstelling met die res van die streek, in Tunisië (met die uitsondering van die noordooste van die land), word die patogeenpopulasie hoofsaaklik verteenwoordig deur die A1-paringstipe (Harbaoui et al., 2014).
Die klonale lyn NA-01 is hier dominant. Oor die algemeen is die aandeel van klonale lyne in die bevolking slegs 43%. In Oos- en Suider-Afrika, waar die hoeveelheid saadinvoere verdwyn, klein is (Fry et al., 2009), word P. infestans slegs deur twee klonale A1-tipe lyne, US-1 en KE-1, voorgestel, en laasgenoemde verplaas eersgenoemde aktief op aartappels ( Pule et al., 2012; Njoroge et al., 2016). Tot op hede het albei hierdie genotipes 'n merkbare aantal subklonale variasies.
Australië
Die eerste verslag oor aartappels in Australië in die laat tyd, dateer uit 1907, en die eerste epifytotia, vermoedelik veroorsaak deur swaar reën in die somermaande, het in 1909-1911 plaasgevind. (Drenth et al., 2002). Oor die algemeen het laatroes egter geen beduidende ekonomiese betekenis vir die land nie. Sporadiese uitbrake van laatroes, wat veroorsaak word deur weerstoestande wat hoë humiditeit bied, kom nie meer as een keer elke 5-7 jaar voor nie en word hoofsaaklik in Noord-Tasmanië en sentraal Victoria gelokaliseer. In verband met bogenoemde is publikasies wat gewy is aan die studie van die struktuur van die Australiese bevolking van P. infestans, feitlik afwesig. Die nuutste beskikbare inligting is vanaf 1998-2000. (Drenth et al., 2002). Volgens die skrywers was die bevolking van die staat Victoria 'n klonale afstamming US-1.3, wat indirek die migrasie van hierdie genotipe vanaf die Verenigde State bevestig het. Tasmaniese eksemplare is geklassifiseer as tipe AU-3, anders as die genotipes wat destyds in ander wêrelddele voorgekom het.
Kenmerke van die ontwikkeling van laatroes in Rusland
In Europa word 'n infeksie wat met siek saadknolle, oospore wat in die grond oorwinter het, sowel as zoosporangia wat deur die wind gebring word vanaf plante wat uit oorwinterde knolle op die lande van verlede jaar ('vrywillige' plante) of op hope uitgeskot is, as die primêre inokulum op aartappels beskou. boekmerk vir die berging van knolle. Hiervan word plante wat op hope weggooide knolle gekweek word, as die gevaarlikste bron van infeksie beskou. daar is die aantal uitgeloopte knolle dikwels beduidend, en soosporangia kan oor lang afstande vanaf hulle gedra word. Die res van die bronne (oospore, "vrywillige" plante) is nie so gevaarlik nie, want dit is nie gebruiklik om plante in dieselfde lande vaker as een keer elke 3-4 jaar te verbou nie. Besmetting deur siek saadknolle is ook minimaal as gevolg van 'n goeie stelsel vir saadkwaliteit.
Oor die algemeen is die hoeveelheid entstof in Europese populasies beperk, en daarom is die toename in die epidemie taamlik stadig en kan dit suksesvol beheer word deur middel van chemiese swamdodende preparate. Die belangrikste taak in Europese toestande is die stryd teen infeksie in die fase wanneer die massaspreiding van zoosporangia vanaf aangetaste plante begin.
In Rusland is die situasie radikaal anders. Die grootste deel van die aartappel- en tamatieoes word in klein privaat tuine verbou; beskermingsmaatreëls word ook glad nie op hulle uitgevoer nie, of swamdodende behandelings word onvoldoende uitgevoer en begin na die voorkoms van laatroes op die toppe. As gevolg hiervan dien private groentetuine as die vernaamste bron van besmetting, waarvandaan zoosporangia deur die wind na kommersiële aanplantings vervoer word. Dit word bevestig deur ons direkte waarnemings in Moskou, Bryansk, Kostroma, Ryazan-streke: skade aan plante in privaat tuine word opgemerk nog voor die aanvang van swamdoderbehandelings van kommersiële aanplantings. Vervolgens word die epidemie in groot velde beperk deur die gebruik van swamdodende preparate, terwyl daar in private tuine 'n vinnige ontwikkeling van laatroes plaasvind.
In die geval van onbehoorlike of "begrotings" -behandelings van kommersiële aanplantings, kom brandpunte van laatroes ook in die lande voor; daarna is hulle besig om aktief te ontwikkel, wat steeds groter gebiede dek (Elansky, 2015). Besmetting in privaat tuine het 'n beduidende impak op epidemies in kommersiële velde. In al die aartappelgroeigebiede van Rusland is die gebied wat aartappels in privaat tuine beset, 'n paar keer groter as die totale oppervlakte van groot produsente. In so 'n omgewing kan private groentetuine beskou word as 'n wêreldwye inokulumbron vir kommersiële velde. Kom ons probeer die eienskappe identifiseer wat kenmerkend is van die genotipes van stamme in privaat tuine.
Die aanplant van nie-saad- en kwarantynbeheer op aartappels, tamatiesaad verkry deur twyfelagtige buitelandse produsente, langtermyn verbouing van aartappels en tamaties in dieselfde gebiede, onbehoorlike behandelings met swamdoders of die totale afwesigheid daarvan, lei tot ernstige epifytotika in die private sektor, waarvan die resultaat gratis is kruising, verbastering en die vorming van oospore in privaat tuine. As gevolg hiervan word 'n baie hoë genotipiese diversiteit van die patogeen waargeneem, wanneer byna elke stam uniek is in sy genotipe (Elansky et al., 2001, 2015). Deur moere van verskillende genetiese oorsprong te plant, is dit onwaarskynlik dat klonale lyne wat spesialiseer om 'n spesifieke variëteit aan te val, na vore sal kom. Die stamme wat in so 'n geval gekies word, word gekenmerk deur hul veelsydigheid in verhouding tot die aangetaste variëteite, en die meeste van hulle het die maksimum aantal virulensiegene. Dit is baie anders as die stelsel van 'klonale lyne' wat tipies is vir groot landerye met 'n behoorlik geïnstalleerde stelsel vir beskerming teen laatroes. "Klonale lyne" (wanneer alle stamme van die laatroespatogeen in die veld deur een of meer genotipes voorgestel word) is alomteenwoordig in lande waar aartappelverbouing uitsluitlik deur groot plase uitgevoer word: die VSA, Nederland, Denemarke, ens. In Engeland, Ierland, Pole, waar huishoudelike erwe ook tradisioneel wydverspreid is. aartappel verbou, is daar ook 'n hoër genotipiese diversiteit in privaat tuine. Aan die einde van die 20ste eeu was "klonale lyne" wydverspreid in die Asiatiese en Verre Oosterse dele van Rusland (Elansky et al., 2001), wat blykbaar te wyte is aan die gebruik van dieselfde aartappelsoorte uitsluitlik vir plant. Onlangs het die situasie in hierdie streke ook begin verander na 'n toename in die genotipiese verskeidenheid van bevolkings.
Die gebrek aan intensiewe behandelings met swamdodende preparate het 'n ander, direkte gevolg: daar is geen ophoping van weerstandbiedende stamme in die tuine nie. Ons resultate toon inderdaad dat metaalaksielbestande stamme aansienlik minder gereeld in privaat tuine voorkom as in kommersiële aanplantings.
Die nabyheid van aartappel- en tamatie-aanplantings, tipies vir privaat tuine, vergemaklik die migrasie van stamme tussen hierdie gewasse, waardeur die deel van die stamme wat die geen dra vir weerstand teen kersietamatievariëteite (T1) in die afgelope dekade, voorheen slegs kenmerkend vir tamatiesoorte. Stamme met die T1-geen is in die meeste gevalle baie aggressief teenoor aartappels en tamaties.
In onlangse jare het laatroes op tamatie in baie gevalle vroeër begin verskyn as by aartappels. Tamatiesaailinge kan besmet word deur oospore in die grond, of oospore wat in tamatiesaad voorkom of daaraan voldoen (Rubin et al., 2001). In die afgelope 15 jaar het 'n groot aantal goedkoop verpakte sade, hoofsaaklik ingevoer, in die winkels verskyn, en die meeste klein produsente het oorgeskakel om dit te gebruik. Die sade kan stamme met genotipes meebring wat tipies is vir die groeistreek. In die toekoms word hierdie genotipes opgeneem in die seksuele proses in privaat tuine, wat lei tot die ontstaan van heeltemal nuwe genotipes.
Daar kan dus gesê word dat private tuine 'n wêreldwye 'smeltkroes' is waarin bestaande genotipes as gevolg van die uitruil van genetiese materiaal verwerk word en heeltemal nuwe verskyn. Die keuse daarvan vind plaas onder omstandighede wat baie verskil van dié wat aartappels op groot plase skep: die afwesigheid van swamdodende pers, variëteite-eenvormigheid van aanplantings, die oorheersing van plante wat beïnvloed word deur verskillende vorme van virale en bakteriële infeksies, die nabyheid van tamaties en wilde nagskerms, aktiewe kruising en vorming van oospore, die moontlikheid vir oospore om die volgende jaar as bron van infeksie op te tree.
Dit alles lei tot 'n baie groot genotipiese diversiteit van die agterplaaspopulasies. In die toestande van epifytotika in groentetuine versprei laatroes baie vinnig en word groot hoeveelhede spore vrygestel wat na nabygeleë kommersiële aanplantings vlieg. Aangesien die spore wat aangekom het, kommersiële velde betree het met die korrekte stelsel van landboutegnologie en chemiese beskerming, is dit feitlik geen geleentheid om epifytotika in die veld te begin nie, wat te wyte is aan die afwesigheid van kloonlyne wat bestand is teen swamdoders en wat gespesialiseerd is vir die gekweekte variëteit.
'N Ander bron van primêre entstof kan siek knolle wees wat in kommersiële saailinge vasgevang is. Hierdie knolle is gewoonlik verbou in lande met goeie landboutegnologie en intensiewe chemiese beskerming. Die genotipes van die isolate wat die knolle besmet, is aangepas vir die ontwikkeling van hul eie variëteit. Hierdie stamme is aansienlik gevaarliker vir kommersiële aanplanting as entstof wat uit private tuine kom. Hierdie aanname word ondersteun deur die resultate van ons navorsing. Bevolkings geïsoleer van groot lande met 'n behoorlik uitgevoerde chemiese beskerming en goeie landboutegnologie, verskil nie in hoë genotipiese diversiteit nie. Dit is dikwels 'n paar klonlyne wat baie aggressief is.
Stamme van kommersiële saadmateriaal kan populasies in groentetuine binnedring en betrokke wees by die prosesse wat daarin plaasvind. In 'n groentetuin sal hul mededingendheid egter baie laer wees as in 'n kommersiële veld, en binnekort sal hulle ophou bestaan in die vorm van 'n kloonlyn, maar hul gene kan in die 'tuin'-bevolking gebruik word.
Die infeksie wat op 'vrywillige' plante en op hope uitgeskote knolle tydens oes ontwikkel, is nie so relevant vir Rusland nie, omdat In die belangrikste aartappelgroeigebiede van Rusland word diep wintergrondvries waargeneem en plante van knolle wat in die grond oorwinter het, ontwikkel selde. Boonop, soos ons eksperimente toon, oorleef die patroon vir laatroes nie by negatiewe temperature nie, selfs nie op knolle wat hul lewensvatbaarheid behou het nie. In die droë gebied, waar vroeë aartappels verbou word, is laatroes redelik skaars weens die droë en warm groeiseisoen.
Ons neem dus tans die verdeling van populasies van P. infestans in "veld" en "tuin" bevolkings waar. In onlangse jare is prosesse egter waargeneem wat gelei het tot die konvergensie en interpenetrasie van genotipes uit hierdie populasies.
Onder hulle kan opgemerk word 'n algemene toename in die geletterdheid van klein produsente, die opkoms van bekostigbare klein verpakkings moere, die verspreiding van swamdodende preparate in klein verpakkings en die verlies aan vrees vir 'chemie' deur die bevolking.
Situasies kom voor dat, as gevolg van die lewenskragtige aktiwiteit van een verskaffer, hele dorpe met saadknolle van dieselfde variëteit geplant word en van klein verpakkings van dieselfde plaagdoders voorsien word. Daar kan aanvaar word dat aartappels van dieselfde variëteit op kommersiële aanplantings in die omgewing voorkom.
Aan die ander kant bevorder sommige plaagdoderhandelmaatskappye 'n begrotingstelsel vir chemiese behandeling. In hierdie geval word die aantal aanbevole behandelings onderskat en die goedkoopste swamdoders aangebied, en die klem val nie op die ontwikkeling van laatroes tot by die maai van die toppe nie, maar op 'n sekere vertraging in epifytotie om die opbrengs te verhoog. Sulke skemas is ekonomies geregverdig by die verbouing van ware-aartappels uit laegraadse saadmateriaal, terwyl daar in beginsel geen sprake van 'n hoë opbrengs is nie. In teenstelling met die tuinpopulasie, dra die gelyke genetiese agtergrond van die aartappel egter by tot die seleksie van spesifieke fisiologiese rasse wat baie gevaarlik vir hierdie variëteit is.
Oor die algemeen lyk die neigings na die sameloop van "tuin" en "veld" -metodes vir aartappelproduksie vir ons nogal gevaarlik. Om die negatiewe gevolge daarvan in die huishoudelike en kommersiële sektor te voorkom, sal dit nodig wees om die verskeidenheid saad aartappels en die verskeidenheid swamdoders wat in klein verpakking aan private eienaars aangebied word, te beheer, sowel as die beskerming van aartappels en die gebruik van swamdoders in die kommersiële sektor.
In die gebiede van die private sektor is daar 'n intensiewe ontwikkeling van nie net laatroes nie, maar ook Alternaria. Die meeste eienaars van privaat plase neem nie spesiale maatreëls om alternaria te beskerm nie, omdat hulle die ontwikkeling van Alternaria misgis met die natuurlike verwelking van die blare of die ontwikkeling van laatroes. Daarom, met die massiewe ontwikkeling van Alternaria op vatbare variëteite, kan huishoudelike erwe dien as bron van entstof vir kommersiële aanplantings.
Meganismes van veranderlikheid
Mutasieproses
Aangesien die voorkoms van mutasies 'n ewekansige proses is wat met 'n lae frekwensie voortgaan, hang die voorkoms van mutasies op enige lokus af van die mutasiefrekwensie van hierdie lokus en die grootte van die bevolking. Wanneer u die frekwensie van mutasies van P. infestans-stamme bestudeer, word die aantal kolonies wat op selektiewe voedingsmedia gekweek word na behandeling met chemiese of fisiese mutagene bepaal. Soos gesien kan word uit die gegewens wat in Tabel 8 aangebied word, kan die mutasiefrekwensie van dieselfde stam op verskillende lokusse in verskillende orde verskil. Die hoë frekwensie van mutasies in weerstand teen metalaksiel kan een van die redes wees vir die ophoping van stamme wat bestand is daarteen.
Die frekwensie van spontane of geïnduseerde mutasies, bereken op grond van laboratoriumeksperimente, stem nie altyd ooreen met die prosesse wat in natuurlike populasies voorkom nie, om die volgende redes:
1. Met asynchrone kernsplijtings is dit onmoontlik om die frekwensie van mutasies per kernkern te skat. Daarom bied die meeste eksperimente slegs direk inligting oor die frekwensie van mutasies, sonder om te onderskei tussen twee mutasiegebeurtenisse en een gebeurtenis na mitose.
2. Eenstaps-mutasies verminder gewoonlik die balans van die genoom, en tesame met die verkryging van 'n nuwe eienskap neem die algehele fiksheid van die organisme af. Die meeste van die eksperimentele mutasies het 'n verminderde aggressiwiteit en word nie in natuurlike populasies aangeteken nie. Dus was die korrelasiekoëffisiënt tussen die mate van weerstand van P. infestans mutante teen fenielamied-swamdoders en die groeitempo op 'n kunsmatige medium gemiddeld (-0,62), en die weerstand teen swamdoders en aggressiwiteit op aartappelblare (-0,65) (Derevyagina et al. , 1993), wat dui op die lae fiksheid van die mutante. Mutasies in weerstand teen dimetomorf het ook gepaard gegaan met 'n skerp afname in lewensvatbaarheid (Bagirova et al., 2001).
3. Die meeste van die spontane en geïnduseerde mutasies is resessief en manifesteer nie fenotipies in eksperimente nie, maar vorm 'n verskuilde reserwe van wisselvalligheid in natuurlike populasies. Mutantstamme wat in laboratoriumeksperimente geïsoleer is, dra dominante of semi-dominante mutasies (Kulish en Dyakov, 1979). Blykbaar verklaar kerndiploïed onsuksesvolle pogings om mutante onder die invloed van UV-bestraling te verkry wat virulent is op voorheen weerstandbiedende variëteite (McKee, 1969). Volgens die outeur se berekeninge kan sulke mutasies met 'n frekwensie van minder as 1: 500000 XNUMX voorkom. Die oorgang van resessiewe mutasies na 'n homosigotiese, fenotipies uitgedrukte toestand kan plaasvind as gevolg van seksuele of ongeslagtelike rekombinasie (sien hieronder). Selfs in hierdie geval kan die mutasie egter gemasker word deur die dominante allele van die wilde-tipe kerne in die senotiese (multinucleated) mycelium en slegs fenotipies vasgestel word wanneer mono-kern zoospore gevorm word.
Tabel 8. Frekwensie van P. infestans mutasies tot groei-inhiberende stowwe onder die werking van nitrosomethylurea (Dolgova, Dyakov, 1986; Bagirova et al., 2001)
saamgestelde | Mutasie frekwensie |
Oksitetrasiklien | 6,9 10 x-8 |
Blasticidin S | X 7,2 10-8 |
Streptomisien | 8,3 x10-8 |
Trichothecin | 1,8 10 x-8 |
Sikloheksimied | 2,1 10 x-8 |
Daaconil | <4 x 10-8 |
Dimetomorf | 6,3 10 x-7 |
Metalaxil | 6,9 10 x-6 |
Bevolkingsgroottes speel ook 'n deurslaggewende rol in die voorkoms van spontane mutasies. In baie groot populasies, waarin die aantal selle N> 1 / a, waar a die mutasiesnelheid is, hou mutasie op om 'n ewekansige verskynsel te wees (Kvitko, 1974).
Berekeninge toon dat met 'n gemiddelde besmetting van 'n aartappelveld (35 kolle per plant), daagliks 8x1012 spore op een hektaar gevorm word (Dyakov en Suprun, 1984). Blykbaar bevat sulke populasies alle mutasies wat toegelaat word deur die tipe uitruiling op elke lokus. Selfs 'n seldsame mutasie, wat met 'n frekwensie van 10-9 voorkom, sal deur duisende individue verkry word uit die miljoene wat op een hektaar aartappelveld woon. Vir mutasies wat met 'n hoër frekwensie voorkom (byvoorbeeld 10-6), in so 'n populasie, kan verskillende gepaarde mutasies daagliks voorkom (gelyktydig op twee lokusse), d.w.s. die mutasieproses sal rekombinasie vervang.
Migrasies
By P. infestans is twee hoofsoorte migrasie bekend: om afstande (binne 'n aartappelveld of naburige lande) te versprei deur soosporangia deur lugstrome of reënbespuiting te versprei, en tot lang afstande - met die plant van knolle of vervoer tamatievrugte. Die eerste metode maak voorsiening vir die uitbreiding van die fokus van die siekte, die tweede - die skepping van nuwe brandpunte op plekke ver van die primêre.
Die verspreiding van besmetting met tamatieknolle en vrugte dra nie net by tot die opkoms van die siekte op nuwe plekke nie, maar is ook die hoofbron van genetiese diversiteit in bevolkings. In die Moskou-streek word aartappels verbou, wat uit verskillende streke van Rusland en Wes-Europa gebring word. Tamatievrugte word uit die suidelike streke van Rusland gebring (Astrakhan-streek, Krasnodar-streek, Noord-Kaukasus). Tamatiesaad, wat ook as infeksiebronne kan dien (Rubin et al., 2001), word ook ingevoer uit die suidelike streke van Rusland, China, Europese lande en ander lande.
Volgens berekeninge van E. Mayr (1974) oorskry genetiese veranderinge in 'n plaaslike populasie wat veroorsaak word deur mutasies selde 10-5 per lokus, terwyl in oop populasies die uitruiling as gevolg van die teenstroom van gene minstens 10-3 - 10-4 is.
Migrasie in besmette knolle is verantwoordelik vir die toetrede van P. infestans in Europa en versprei na alle wêreldstreke waar aartappels verbou word; hulle het die ernstigste bevolkingsveranderings veroorsaak. Laat roes op aartappels verskyn byna gelyktydig op die gebied van die Russiese Ryk met sy verskyning in Wes-Europa.
Aangesien die siekte vir die eerste keer in 1846-1847 in die Baltiese state opgemerk is en eers in daaropvolgende jare in Wit-Rusland en die noordwestelike streke van Rusland versprei is, is die Wes-Europese oorsprong van die hand liggend. Die eerste bron van laatroes in die Ou Wêreld is nie so voor die hand liggend nie. Die hipotese ontwikkel deur Fry et al. (Fry et al., 1992; Fry, Goodwin, 1995, Goodwin et al., 1994) dui daarop dat die parasiet eers van Mexiko na Noord-Amerika gekom het, waar dit oor gewasse versprei het en daarna na Wes-Europa vervoer is. (fig. 7).
As gevolg van die herhaalde drywing (dubbele effek van die 'bottelnek') het enkele klone na Europa gekom, waarvan die nageslag 'n pandemie veroorsaak het in die hele gebied van die Ou Wêreld, waar aartappels verbou word. As bewys van hierdie hipotese noem die outeurs eerstens die alomteenwoordige voorkoms van slegs een soort paring (A1) en tweedens die homogeniteit van die genotipes van die bestudeerde stamme uit verskillende streke (almal is gebaseer op molekulêre merkers, insluitend 2 isozyme loci, DNA-vingerafdrukpatrone, en die struktuur van mitochondriale DNA is identies en stem ooreen met die kloon US-1 wat in die VSA beskryf word). Sommige gegewens laat egter twyfel ontstaan oor ten minste sommige van die bepalings van die genoemde hipotese. Analise van P. infestans mitochondriale DNA wat geïsoleer is van herbarium-aartappelmonsters wat gedurende die eerste epifytotiese periode van die 40's besmet is, het getoon dat dit verskil in die struktuur van mitochondriale DNA vanaf kloon US-1, wat dus ten minste nie die enigste bron van infeksie in Europa nie (Ristaino et al, 2001).
Die laatroes-situasie het in die 80's van die XX-eeu weer vererger. Die volgende veranderinge het plaasgevind:
1) Die gemiddelde aggressiwiteit van die bevolking het toegeneem, wat veral gelei het tot die wydverspreide verspreiding van die skadelikste vorm van laatroes - skade aan die blare en stingels.
2) Daar was 'n verskuiwing in die verskyningstyd van aartappels - van laat Julie tot vroeg in Julie en selfs tot einde Junie.
3) Die A2-paringstipe, wat voorheen in die Ou Wêreld afwesig was, het alomteenwoordig geword.
Die veranderinge is voorafgegaan deur twee gebeure: die massiewe gebruik van die nuwe swamdoder metalaxyl (Schwinn en Staub, 1980) en die opkoms van Mexiko as 'n wêrelduitvoerder van aartappels (Niederhauser, 1993). In ooreenstemming hiermee is twee redes vir populasieveranderings aangevoer: omskakeling van die paringsoort onder die invloed van metalaxyl (Ko, 1994) en die massiewe bekendstelling van nuwe stamme met besmette knolle uit Mexiko (Fry en Goodwin, 1995). Alhoewel wisselwerking van paringsoorte onder die invloed van metalaksiel nie net deur Ko verkry is nie, maar ook in werke wat in die laboratorium van die Staatsuniversiteit van Moskou uitgevoer is (Savenkova, Chherepennicova-Anikina, 2002), is die tweede hipotese verkieslik. Saam met die voorkoms van die tweede tipe paring, het ernstige veranderinge plaasgevind in die genotipes van Russiese P. infestans-stamme, insluitend neutrale gene (iso-enzym en RFLP loci), sowel as in die struktuur van mitochondriale DNA. Die kompleks van hierdie veranderinge kan nie verklaar word deur die werking van metalaxyl nie; daar was eerder 'n massiewe invoer van nuwe stamme uit Mexiko, wat, aangesien dit aggressiewer was (Kato et al., 1997), die ou stamme (US-1) verplaas het en in die bevolking dominant geword het. Die verandering in die samestelling van Europese bevolkings het binne 'n baie kort tydjie plaasgevind - van 1980 tot 1985 (Fry et al., 1992). Op die grondgebied van die voormalige USSR is "nuwe stamme" in versamelings uit Estland in 1985 gevind, dit wil sê vroeër as in Pole en Duitsland (Goodwin et al., 1994). Die laaste keer dat die "ou stam US-1" in Rusland in 1993 van 'n besmette tamatie in die Moskou-streek geïsoleer is (Dolgova et al., 1997). Ook in Frankryk is "ou" stamme in tamatie-aanplantings gevind tot in die vroeë 90's, dit wil sê nadat hulle lank op aartappels verdwyn het (Leberton en Andrivon, 1998). Veranderings in P. infestans-stamme het baie eienskappe beïnvloed, insluitend dié van baie praktiese belang, en het die skadelikheid van laatroes verhoog.
Seksuele rekombinasie
Ten einde seksuele rekombinasie tot die wisselvalligheid by te dra, is dit eerstens nodig dat daar twee soorte paring in die populasie in 'n verhouding naby 1: 1 is, en, tweedens, die aanwesigheid van aanvanklike populasievariabiliteit.
Die verhouding van paringstipes wissel baie in verskillende populasies en selfs in verskillende jare in een populasie (Tabel 9,10, 90). Die redes vir sulke drastiese veranderinge in die frekwensie van paringsoorte in bevolkings (soos byvoorbeeld in Rusland of in Israel in die vroeë negentigerjare van die vorige eeu) is onbekend, maar dit word geglo as gevolg van die bekendstelling van meer mededingende klone (Cohen, 2002).
Sommige indirekte data dui die verloop van die seksuele proses in sekere jare en in sekere streke aan:
1) Studies van populasies uit die Moskou-streek het getoon dat in 13 populasies waarin die aandeel van die A2-paringsoort minder as 10% was, die totale genetiese diversiteit bereken vir drie iso-enzymlokale 0,08 was, en in 14 populasies waarin die aandeel van A2 meer was 30%, was genetiese diversiteit twee keer so hoog (0,15) (Elansky et al., 1999). Dus, hoe groter die waarskynlikheid van seksuele omgang, hoe groter is die genetiese diversiteit van die bevolking.
2) Die verband tussen die verhouding tipes paring in populasies en die intensiteit van die vorming van oospore is waargeneem in Israel (Cohen et al., 1997) en in Holland
(Flier et al., 2004). Ons studies het getoon dat, in populasies waarin isolate met die A2-paringstipe 62, 17, 9 en 6% uitmaak, oospore in onderskeidelik 78, 50, 30 en 15% van die geanaliseerde aartappelblare gevind is (met 2 of meer kolle).
Monsters met 2 of meer kolle bevat aansienlik meer oospore as monsters met 1 kol (onderskeidelik 32 en 14% monsters) (Apryshko et al., 2004).
Oospore kom baie meer voor in die blare van die middelste en onderste laag van die aartappelplant (Mytsa et al., 2015; Elansky et al., 2016).
3) In sommige streke is unieke genotipes ontdek, waarvan die voorkoms verband hou met seksuele rekombinasie. Dus, in Pole in 1989 en in Frankryk in 1990, is dit homosigoties vir die glukose-6-
fosfaatisomerase (GPI 90/90). Aangesien voorheen slegs 10/90 heterosigote vir 100 jaar aangetref is, word homosigositeit toegeskryf aan seksuele rekombinasie (Sujkowski et al., 1994). In Colombia (VSA) is isolate wat A2 met GPI 100/110 en A1 met GPI 100/100 kombineer algemeen, maar aan die einde van die 1994-seisoen (16 Augustus en 9 September) is stamme met rekombinante genotipes (A1 GPI 100/110 en A2 GPI 100/100) (Miller et al., 1997).
4) In sommige bevolkings uit Pole (Sujkowski et al., 1994) en die Noord-Kaukasus (Amatkhanova et al., 2004) stem die verspreiding van vingerafdruk DNA loci en allozym proteïen loci ooreen met die Hardy-Weinberg verspreiding, wat aandui
oor die groot aandeel in die bydrae van seksuele rekombinasie tot die wisselvalligheid van populasies. In ander streke van Rusland is geen korrespondensie met die Hardy-Weinberg-verspreiding in populasies gevind nie, maar die teenwoordigheid van skakelingsewewig is aangetoon, wat dui op die oorheersing van klonale voortplanting (Elansky et al., 1999).
5) Genetiese diversiteit (GST) tussen stamme met verskillende paringsoorte (A1 en A2) was laer as tussen verskillende populasies (Sujkowski et al., 1994), wat indirek seksuele kruisings aandui.
Terselfdertyd kan die bydrae van seksuele rekombinasie tot bevolkingsdiversiteit nie baie hoog wees nie. Hierdie bydrae is bereken vir die bevolking van die Moskou-streek (Elansky et al., 1999). Volgens die berekeninge van Lewontin (1979) word 'herkombinasie, wat nuwe variante vanaf twee lokusse kan lewer met 'n frekwensie wat nie die produk van hul heterosigositeite oorskry nie, slegs effektief as die waardes van heterosigositeit vir albei allele reeds hoog is.'
Met die verhouding van die twee soorte paring, wat tipies is vir die Moskou-streek, gelyk aan 4: 1, is die rekombinasie-frekwensie 0,25. Die waarskynlikheid dat gekruiste stamme heterosigoties sal wees vir twee van die drie bestudeerde isosiem loci in die bestudeerde populasies was 0,01 (2 stamme uit 177). Daarom moet die waarskynlikheid van dubbele heterosigote as gevolg van herkombinasie nie hul produk vermenigvuldig met die waarskynlikheid van kruising (0,25x0,02x0,02) = 10-4 oorskry nie, d.w.s. seksuele rekombinante val gewoonlik nie in die bestudeerde monster van stamme nie. Hierdie berekeninge is gemaak vir populasies uit die Moskou-streek wat gekenmerk word deur 'n relatiewe groot wisselvalligheid. In monomorfe bevolkings soos die Siberiese, kan die seksuele proses, selfs al kom dit in aparte populasies, nie hul genetiese diversiteit beïnvloed nie.
Daarbenewens word P. infestans gekenmerk deur gereelde wanaanpassing van chromosome in meiose, wat lei tot aneuploïdie (Carter et al., 1999). Sulke oortredings verminder die vrugbaarheid van die basters.
Paraseksuele rekombinasie, mitotiese geenomskakeling
In eksperimente oor die samesmelting van P. infestans-stamme met mutasies van weerstand teen verskillende groei-inhibeerders, is die opkoms van misolate wat bestand is teen beide remmers gevind (Shattock en Shaw, 1975; Dyakov, Kuzovnikova, 1974; Kulish, Dyakov,
1979). Stamme wat bestand is teen twee groei-inhibeerders, het ontstaan as gevolg van heterokaryotisering van die mycelium, en in hierdie geval het dit gekloof tydens voortplanting deur mononukleêre zoospore (Judelson, Ge Yang, 1998), of het hulle nie in monoso-spore nageslag geklyf nie, omdat hulle tetraploïede (sedert die aanvanklike isolate diploïede) kerne het (K , 1979). Heterosigotiese diploïede is teen 'n baie lae frekwensie geskei as gevolg van haploïdisering, chromosoom nie-ontbinding en mitotiese kruising (Poedinok et al., 1982). Die frekwensie van hierdie prosesse kan verhoog word met behulp van sekere effekte op heterosigotiese diploïede (byvoorbeeld UV-bestraling van ontkiemende spore).
Alhoewel die vorming van vegetatiewe basters met dubbele weerstand nie net in vitro voorkom nie, maar ook in aartappelknolle wat besmet is met 'n mengsel van mutante (Kulish et al., 1978), is dit taamlik moeilik om die rol van paraseksuele rekombinasie in die generering van nuwe genotipes in populasies te beoordeel. Die frekwensie van die vorming van segregante as gevolg van haploïdisering, nie-verbreking van chromosome en mitotiese oorgang sonder spesiale effekte is weglaatbaar (minder as 10-3).
Die opkoms van homosigotiese segregante van heterosigotiese stamme kan gebaseer wees op beide mitotiese oorgange en mitotiese geenomskakeling, wat in P. sojae voorkom met 'n frekwensie van 3 x 10-2 tot 5 x 10-5 per lokus, afhangende van die stam (Chamnanpunt et al. , 2001).
Alhoewel die voorkoms van heterokaryone en heterosigotiese diploïede onverwags hoog blyk te wees (wat tien persent bereik), vind hierdie proses slegs plaas wanneer mutante kulture wat uit dieselfde stam verkry word, gesny word. By die gebruik van verskillende stamme wat van die natuur afgesonder is, vind heterokaryotisering nie plaas nie (of kom dit met 'n baie lae frekwensie voor) as gevolg van die teenwoordigheid van vegetatiewe onverenigbaarheid (Poedinok en Dyakov, 1981; Anikina et al., 1997b; Cherepennikova-Anikina et al., 2002). Gevolglik kan die rol van paraseksuele rekombinasie slegs verminder word tot intraklonale rekombinasie in heterosigotiese kerne en die oorgang van individuele gene na 'n homosigotiese toestand sonder 'n seksuele proses. Hierdie proses kan van epidemiologiese belang wees by stamme met resessiewe of semi-dominante swamdoderweerstandmutasies. Die oorgang na 'n homosigotiese toestand as gevolg van die paraseksuele proses, verhoog die weerstand van die draer van die mutasie (Dolgova, Dyakov, 1986).
Inbraak van gene
Heterotale spesies Phytophthora is in staat om te kruis met die vorming van baster oospore (sien Vorob'eva en Gridnev, 1983; Sansome et al., 1991; Veld et al., 1998). Die natuurlike baster van die twee Phytophthora-spesies was so aggressief dat dit duisende elders in die VK doodgemaak het (Brasier et al., 1999). P. infestans kan voorkom met ander spesies van die geslag (P. erythroseptica, P. nicotianae, P. Cactorum, ens.) Op gewone gasheerplante en in die grond, maar daar is min inligting in die literatuur oor die moontlikheid van interspesifieke basters. Onder laboratoriumtoestande is basters tussen P. infestans en P. Mirabilis verkry (Goodwin en Fry, 1994).
Tabel 9. Die aandeel P. infestans-stamme met A2-paringstipe in verskillende lande ter wêreld in die periode 1990 tot 2000 (volgens die gegewens van bronne en webwerwe vir openbare literatuur www.euroblight.net, www.eucablight.org)
land | 1990 | 1991 | 1992 | 1993 | 1994 | 1995 | 1996 | 1997 | 1998 | 1999 | 2000 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Wit-Rusland | 33 (12) | 34 (29) | |||||||||
België | 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) | |
Estland | 8 (12) | ||||||||||
Engeland | 4 (26) | 3 (630) | 9 (336) | ||||||||
Finland | 0 (15) | 19 (117) | 12 (16) | 21 (447) | 6 (509) | 9 (432) | 43 (550) | ||||
Frankryk | 0 (35) | 0 (56) | 0 (83) | 0 (67) | 0 (86) | 2 (135) | 7 (156) | 6 (123) | 0 (73) | 0 (285) | 0 (135) |
Hongarye | 72 (32) | ||||||||||
Ierland | 4 (145) | ||||||||||
Noord. Ierland | 10 (41) | 9 (58) | 1 (106) | 0 (185) | 0 (18) | 0 (56) | 0 (35) | 0 (26) | |||
Nederland | 7 (41) | 5 (276) | 24 (377) | 44 (353) | 23 (185) | ||||||
Noorweë | 25 (446) | 28 (156) | 8 (39) | 18 (257) | 38 (197) | ||||||
Peru | 0 (34, 1984 -86) | 0 (287, 1997-98) | 0 (112) | 0 (66) | |||||||
Pole | 19 (180) | 21 (142) | 33 (256) | 26 (149) | 35 (70) | ||||||
Skotland | 25 (147) | 11 (163) | 22 (189) | 5 (22) | |||||||
Swede | 25 (263) | 62 (258) | 49 (163) | ||||||||
Wallis | 0 (16) | 7 (97) | 0 (48) | 0 (25) | |||||||
Korea | 36 (42) | 10 (130) | 15 (98) | ||||||||
China | 20 (142, 1995-98) | 0 (6) | 0 (8) | 0 (35) | |||||||
Colombia | 0 (40, 1994-2000) | ||||||||||
Uruguay | 100 (25, 1998-99) | ||||||||||
Marokko | 60 (108, 1997-2000) | 52 (25) | 42 (40) | ||||||||
Сербия | 76 (37) | ||||||||||
Mexico (Toluca) | 28 (292, 1988-89) | 50 (389, 1997-98) |
Tabel 10. Die aandeel P. infestans-stamme met A2-dektipe in verskillende lande in die wêreld in die periode 2000 tot 2011
land | 2001 | 2002 | 2003 | 2004 | 2005 | 2006 | 2007 | 2008 | 2009 | 2010 | 2011 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Oostenryk | 65 (83) | ||||||||||
Wit-Rusland | 42 (78) | ||||||||||
België | 20 (102 *) | 4 (32) | 50 (14) | 25 (16) | 62 (13) | 54 (26) | 70 (54) | 30 (23) | 29 (35) | 62 (71) | 45 (49) |
Switserland | 89 (19) | ||||||||||
Чехия | 35 (31) | 54 (64) | 38 (174) | 12 (80) | |||||||
Duitsland | 95 (53) | ||||||||||
Denemarke | 48 (52) | ||||||||||
Ecuador | 5 (178) | 6 (108) | 9 (121) | 18 (94) | 2 (44) | 0 (66) | 5 (47) | ||||
Estland | 54 (25) | 0 (24) | 33 (62) | 45 (140) | 25 (100) | 12 (103) | |||||
Engeland | 4 (47) | 10 (96) | 31 (55) | 55 (790) | 68 (862) | 70 (552) | 68 (299) | ||||
Finland | 47 (162) | 12 (218) | 42 | ||||||||
Frankryk | 0 (186) | 4 (108) | 8 (61) | 22 (103) | 33 (303) | 65 (378) | 74 (331) | 75 (125) | 75 (12) | ||
Hongarye | 48 (27) | 48 (90) | 9 | 7 | |||||||
Noord. Ierland | 0 (38) | 0 (58) | 0 (40) | 0 (24) | 5 (54) | 0 (18) | 27 (578) | 45 (239) | 36 (213) | 82 (60) | 10 (80) |
Nederland | 66 (24) | 93 (15) | 91 (11) | ||||||||
Noorweë | 39 (328) | 3 (115) | 12 (19) | ||||||||
Peru | 0 (36) | ||||||||||
Pole | 25 (46) | 10 (30) | 85 (20) | 38 (44) | 75 (66) | 55 (56) | 65 (35) | 72 (81) | 85 (21) | ||
Skotland | 3 (213) | 2 (474) | 24 (135) | 86 (337) | 88 (386) | 74 (172) | |||||
Swede | 60 (277) | 39 (87) | |||||||||
Slowakye | 0 (36) | 14 (26) | 62 (26) | 0 (26) | |||||||
Wallis | 25 (12) | 68 (106) | 80 (88) | 92 (143) | 75 (45) | ||||||
Korea | 46 (26) | ||||||||||
Brasilië | 0 (49) | 0 (30) | |||||||||
China | 10 (30) | 0 (6) | 0 (6) | ||||||||
Vietnam | 0 (294, 2003-04) | ||||||||||
Uganda | 0 (8) |
Dinamika van die genotipiese samestelling van populasies
Veranderinge in die genotipiese samestelling van populasies van P. infestans kan voorkom onder die invloed van migrasie van nuwe klone uit ander streke, landboupraktyke (verandering van variëteite, toepassing van swamdoders) en weerstoestande. Eksterne invloede beïnvloed klone in verskillende stadiums van die lewenssiklus verskillend; daarom ervaar populasies jaarliks sikliese veranderinge in die frekwensies van gene wat aan seleksie onderhewig is, as gevolg van 'n verandering in die dominante rol van genedrywing en -seleksie.
Invloed van die variëteit
Nuwe kultivars met effektiewe gene vir vertikale weerstand (R-gene) is 'n kragtige selektiewe faktor wat klone met aanvullende virulensiegene in P. infestans-populasies kies. In die afwesigheid van nie-spesifieke weerstand in die aartappelvariëteit, wat die groei van die patogeenpopulasie belemmer, vind die proses om die dominante klone in die populasie te vervang baie vinnig plaas. Dus, na die verspreiding in die Moskou-streek van die Domodedovsky-variëteit, wat die R3-weerstandsgen het, het die frekwensie van klone virulent vir hierdie variëteit in een jaar van 0,2 tot 0,82 toegeneem (Dyakov, Derevjagina, 2000).
Die verandering in die frekwensies van virulensiegene (patotipes) in populasies vind egter nie net plaas onder die invloed van gekweekte aartappelvariëteite nie. Byvoorbeeld, in Belo-Rusland tot 1977 het klone met virulensiegene 1 en 4 die botoon gevoer, wat veroorsaak is deur die kweek van aartappelvariëteite met weerstandsgene R1 en R4 (Dorozhkin, Belskaya, 1979). Aan die einde van die 70's van die XX-eeu het klone egter met verskillende virulensiegene en hul kombinasies verskyn, en die aanvullende weerstandsgene is nooit gebruik in aartappelteling nie (ekstra virulensiegene) (Ivanyuk et al., 2002). Die rede vir die voorkoms van sulke klone is blykbaar te wyte aan die migrasie van besmetlike materiaal na Mexiko met aartappelknolle na Europa. Tuis ontwikkel hierdie klone nie net op gekweekte aartappels nie, maar ook op wilde spesies wat 'n verskeidenheid weerstandsgene bevat; daarom was die kombinasie van baie virulensiegene in die genoom nodig om in daardie toestande te oorleef.
Wat variëteite met nie-spesifieke weerstand betref, vertraag hulle die evolusie van sy populasies deur die reproduksietempo van die patogeen te verminder, wat, soos reeds genoem, 'n funksie van die getal is. Aangesien aggressiwiteit poligene is, versamel klone wat 'n groter aantal gene vir "aggressiwiteit" bevat, hoe gouer hoe groter die populasiegrootte. Daarom is hoogs aggressiewe rasse nie 'n produk van aanpassing by gekweekte variëteite met nie-spesifieke weerstand nie, maar sal dit inteendeel meer bespeur word in die aanplantings van hoogs vatbare variëteite wat akkumulator is van die parasietspore.
In Rusland is die aggressiefste bevolking van P. Infestans dus aangetref in gebiede van eenjarige epifytoties (populasies uit Sakhalin, Leningrad en Bryansk). Die aggressiwiteit van hierdie bevolkings blyk hoër te wees as dié van die Mexikaanse (Filippov et al., 2004).
Daarbenewens word minder oospore gevorm in die blare van weerstandbiedende variëteite as in vatbare variëteite (Hanson en Shattock, 1998), dit wil sê die nie-spesifieke weerstand van die variëteit verminder ook die parasiet se rekombinasievermoë en die moontlikheid van alternatiewe oorwinteringsmetodes.
Invloed van swamdoders
Swamdoders verminder nie net die fitopatogene swamme nie, d.w.s. beïnvloed die kwantitatiewe eienskappe van hul populasies, maar hulle kan ook die frekwensies van individuele genotipes verander, d.w.s. die kwalitatiewe samestelling van bevolkings te beïnvloed. Van die belangrikste aanwysers van populasies wat onder die invloed van swamdoders verander, is die volgende: veranderinge in weerstand teen swamdoders, veranderinge in aggressiwiteit en virulensie, en veranderinge in broeistelsels.
Invloed van swamdoders op die weerstand en aggressiwiteit van bevolkings
Die mate van hierdie effek word eerstens bepaal deur die tipe swamdoder wat gebruik word, wat voorwaardelik in polisiet, oligosiet en monosiet verdeel kan word.
Eersgenoemde bevat die meeste kontak swamdoders. Weerstand teen hulle (as dit hoegenaamd moontlik is) word beheer deur 'n groot aantal baie swak ekspressiewe gene. Hierdie eienskappe bepaal die afwesigheid van sigbare veranderinge in die weerstand van die bevolking na behandeling met swamdoders (hoewel in sommige eksperimente 'n toename in weerstand verkry is). Die swampopulasie wat bewaar word na bespuiting met kontak-swamdoders, bestaan uit twee groepe stamme:
1) Stamme wat bewaar word in gebiede van plante wat nie met die middel behandel word nie. Aangesien daar geen kontak met die swamdoder was nie, verander die aggressiwiteit en weerstand van hierdie stamme nie.
2) Stamme in aanraking met die swamdoder, waarvan die konsentrasie laer as dodelik was. Soos hierbo genoem, verander die weerstand van hierdie deel van die bevolking ook nie, maar as gevolg van die gedeeltelike skadelike effek van die swamdoder, selfs in subletale konsentrasie op die metabolisme van die swamsel, die algemene fiksheid en die parasitiese komponent daarvan, aggressiwiteit, neem af (Derevyagina en Dyakov, 1990).
Dus, selfs 'n deel van die bevolking wat nie gesterf het nie, blootgestel is aan kontak met die swamdoder, swak aggressiwiteit het en nie 'n bron van epifytotika kan wees nie. Daarom is versigtige behandeling wat die frekwensie van die persentasie bevolking wat nie in kontak met die swamdoder is nie, 'n voorwaarde vir die sukses van beskermingsmaatreëls. Weerstand teen oligosiet-swamdoders word beheer deur verskeie additiewe gene.
Mutasie van elke geen lei tot 'n mate van toename in weerstand, en die algehele mate van weerstand is te danke aan die toevoeging van sulke mutasies. Daarom vind die toename in weerstand in stappe plaas. 'N Voorbeeld van 'n stapsgewyse toename in weerstand is mutasies in weerstand teen die swamdoder dimetomorf, wat algemeen gebruik word om aartappels teen laatroes te beskerm. Dimetomorfweerstand is poligene en toevoegend. Eenstapmutasie verhoog weerstand effens.
Elke daaropvolgende mutasie verminder die teikengrootte en gevolglik die frekwensie van daaropvolgende mutasies (Bagirova et al., 2001). Die toename in die gemiddelde weerstand van die populasie na veelvuldige behandelings met oligosiet-swamdoder vind stapsgewys en geleidelik plaas. Die tempo van hierdie proses word bepaal deur ten minste drie faktore: die frekwensie van mutasie van weerstandsgene, die weerstandskoëffisiënt (die verhouding van die dodelike dosis van 'n weerstandbiedende stam in verhouding tot 'n sensitiewe een) en die effek van mutasies in weerstandsgene op fiksheid.
Die voorkoms van elke daaropvolgende mutasie is laer as die vorige, dus het die proses 'n dempende aard (Bagirova et al., 2001). As rekombinasieprosesse (seksueel of paraseksueel) egter in 'n populasie voorkom, is dit moontlik om verskillende ouermutasies in 'n hibriede stam te kombineer en die proses te versnel. Daarom verkry panmixpopulasies vinniger weerstand as agamiese, en in laasgenoemde bevolkings wat nie vegetatiewe onverenigbaarheidsversperrings het nie, vinniger as populasies gedeel deur sulke hindernisse. In hierdie verband versnel die teenwoordigheid van stamme in populasies wat verskil in die tipes paring, die proses om weerstand teen oligosiet-swamdoders te verkry.
Die tweede en derde faktore dra nie by tot die vinnige ophoping van dimetomorfbestande stamme in populasies nie. Elke daaropvolgende mutasie verdubbel die weerstand ongeveer, wat onbeduidend is, en verminder terselfdertyd sowel die groeitempo in 'n kunsmatige omgewing as aggressiwiteit (Bagirova et al., 2001; Stem, Kirk, 2004). Miskien is dit waarom daar feitlik geen weerstandbiedende stamme onder natuurlike P. infestans-stamme is nie, selfs nie wat versamel is van aartappelaanplantings wat met dimetomorf behandel is nie.
'N Bevolking wat met 'n oligosiet-swamdoder behandel word, sal ook bestaan uit twee groepe stamme: diegene wat nog nie met die swamdoder in aanraking was nie, en dus nie die aanvanklike eienskappe verander het nie (as daar weerstandbiedende stamme onder hierdie groep gevind word, sal dit nie ophoop nie as gevolg van die hoër aggressiwiteit en mededingendheid van sensitiewe stamme), en stamme wat in kontak is met subletale konsentrasies van die swamdoder. Dit is onder laasgenoemde dat die ophoping van weerstandbiedende stamme moontlik is, want hier het dit voordele bo sensitiewe.
Daarom, as u oligosiet-swamdoders gebruik, is dit nie soseer 'n deeglike behandeling wat belangrik is nie, aangesien 'n hoë konsentrasie van die middel, 'n paar keer hoër is as die dodelike dosis, want met die stapsgewyse mutagenese is die aanvanklike weerstand van gemuteerde stamme laag.
Ten slotte is mutasies in weerstand teen monosiet-swamdoders baie ekspressief, dit wil sê een mutasie kan 'n hoë weerstandsvlak rapporteer, tot 'n volledige verlies aan sensitiwiteit. Daarom vind die toename in weerstand van bevolkings baie vinnig plaas.
'N Voorbeeld van sulke swamdoders is fenielamiede, insluitend die mees algemene swamdoder metalaksiel. Mutasies van weerstand daarteen kom met 'n hoë frekwensie voor, en die mate van weerstand by mutante is baie hoog - dit oorskry die sensitiewe spanning met 'n faktor van duisend of meer (Derevyagina et al., 1993). Alhoewel die groeitempo en aggressiwiteit van weerstandbiedende mutante afneem op die agtergrond van die dood van vatbare stamme as gevolg van 'n sistemiese swamdoder, groei die aantal weerstandbiedende populasies vinnig en neem die aggressiwiteit daarvan parallel toe. Daarom, na 'n paar jaar van die gebruik van die swamdoder, kan die aggressiwiteit van weerstandbiedende stamme nie net dieselfde wees as die aggressiwiteit van sensitiewe nie, maar ook oortref (Derevyagina, Dyakov, 1992).
Impak op seksuele rekombinasie
Aangesien die gereelde voorkoms van die A2-paringstipe in populasies van P. infestans saamgeval het met die intensiewe gebruik van metalaxyl teen laatroes, is aanvaar dat metalaxyl paringsoortomskakeling veroorsaak. In P. parasitica is so 'n omskakeling onder die werking van Chloroneb en metalaxyl eksperimenteel bewys (Ko, 1994). 'N Enkele gang op 'n medium met 'n lae konsentrasie metalaksiel het gelei tot die ontstaan van homotale isolate van 'n stam van P. infestans wat sensitief is vir metalaxyl met paringstipe A1 (Savenkova en Cherepnikova-Anikina, 2002). Tydens daaropvolgende gedeeltes op media met 'n hoër konsentrasie metaalaksiel is nie 'n enkele isolaat van die A2-koppelingstipe opgespoor nie, maar die meeste isolate, as dit gekruis is met A2-isolate, in plaas van oospore, het lelike myceliumakkumulasies gevorm en was steriel. Deur passasies van 'n weerstandbiedende stam met die A2-paringstipe op media met 'n hoë konsentrasie metaalaksiel kon ons drie vorme van paringsoortveranderings opspoor: 1) volledige steriliteit as dit gekruis word met A1- en A2-isolate; 2) homotallisme (die vorming van oospore in monokultuur); 3) omskakeling van A2-dektipe na A1. Metalaxyl kan dus veranderinge veroorsaak in die tipe paring in populasies van P. infestans en gevolglik seksuele rekombinasie daarin.
Invloed op vegetatiewe rekombinasie
Sommige gene vir weerstand teen antibiotika het die frekwensie van hiperale heterokaryotisering en kerndiploïdisering verhoog (Poedinok en Dyakov, 1981). Soos vroeër opgemerk, kom heterokaryotisering van hifes tydens versmelting van verskillende stamme van P. infestans baie selde voor as gevolg van die verskynsel van vegetatiewe onverenigbaarheid in hierdie swam. Genes vir weerstand teen sommige antibiotika kan egter newe-effekte hê, wat uitgedruk word deur vegetatiewe onversoenbaarheid te oorkom. Hierdie eienskap is besit deur die 1S-1-mutante weerstand teen streptomisien. Die aanwesigheid van sulke mutante in die veldpopulasies van fitofthora kan die vloei van gene tussen stamme verhoog en die aanpassing van die hele populasie aan nuwe variëteite of swamdoders versnel.
Sekere swamdoders en antibiotika kan die frekwensie van mitotiese rekombinasie beïnvloed, wat ook die frekwensie van genotipes in populasies kan verander. Die algemeen gebruikte swamdoder benomyl bind aan beta-tubulien, 'n proteïen waaruit mikrotubules van die sitoskelet gebou word, en daardeur die prosesse van chromosoomskeiding in die anafase van mitose onderbreek, wat die frekwensie van mitotiese rekombinasie verhoog (Hastie, 1970).
Die swamdoder para-fluorfenielalanien, wat gebruik word vir die behandeling van Nederlandse siekte by aal, het dieselfde eienskap. Para-fluorfenielalanien het die frekwensie van rekombinasie in heterosigotiese diploïede P. infestans verhoog (Poedinok et al., 1982).
Sikliese veranderinge in die genotipiese samestelling van populasies in die lewensiklus van P. infestans
Die klassieke ontwikkelingsiklus van P. infestans in die gematigde sone bestaan uit 4 fases.
1) Fase van eksponensiële groei van die bevolking (polisikliese fase) met kort generasies. Hierdie fase begin gewoonlik in Julie en duur 1,5-2 maande.
2) Die fase om die groei van die bevolking te stop as gevolg van 'n skerp afname in die hoeveelheid onaangetaste weefsel of die aanvang van ongunstige weerstoestande. Hierdie fase in plase wat vroeë blare verwyder voor die oes, val buite die jaarlikse siklus.
3) Die fase van oorwintering in knolle, gepaardgaande met 'n beduidende afname in die bevolkingsgrootte as gevolg van toevallige besmetting van knolle, stadige ontwikkeling van infeksie in hulle, die afwesigheid van herbesmetting van knolle, verrotting en uitdunning van aangetaste knolle onder normale bergingstoestande.
4) Die fase van stadige ontwikkeling in grond en op saailinge (monosikliese fase), waarin die duur van die opwekking 'n maand of langer kan wees (laat Mei - begin Julie). Op die oomblik is dit moeilik om siek blare op te spoor, selfs nie met spesiale waarnemings nie.
Fase van eksponensiële bevolkingsgroei (polisikliese fase)
Verskeie waarnemings (Pshedetskaya, Kozubova, 1969; Borisenok, 1969; Osh, 1969; Dyakov, Suprun, 1984; Rybakova, Dyakov, 1990) het getoon dat aan die begin van epifytotie lae-virulente en effens aggressiewe klone oorheers, wat daarna vervang word deur meer virulente en aggressiewe. hoe hoër die aggressiwiteit van die bevolking is, hoe minder bestand is die verskeidenheid van die gasheerplant.
Namate die populasie groei, verhoog die konsentrasie van beide selektief belangrike gene wat in kommersiële variëteite (R1-R4) en selektief neutraal (R5-R11) ingebring word. In die populasies naby Moskou in 1993 het die gemiddelde virulensie van einde Julie tot middel Augustus toegeneem van 8,2 tot 9,4, en die grootste toename is waargeneem vir die selektief neutrale virulensie-gen R5 (van 31 tot 86% van die virulente klone) (Smirnov, 1996 ).
'N Afname in die groeikoers van 'n bevolking gaan gepaard met 'n afname in die parasitiese aktiwiteit van die bevolking. In depressiewe jare is die totale aantal rasse en die aantal hoogs virulente rasse dus laer as by epifytotiese rasse (Borisenok, 1969). As op die hoogtepunt van epifytotiese weerstoestande verander na ongunstig vir laatroes en aartappelbesmetting afneem, neem die konsentrasie van hoogs virulente en aggressiewe klone af (Rybakova et al., 1987).
Die toename in die frekwensie van gene wat die virulensie en aggressiwiteit van die populasie beïnvloed, kan die gevolg wees van die seleksie van meer virulente en aggressiewe klone in die gemengde populasie. Om die seleksie te demonstreer, is 'n metode ontwikkel vir die analise van neutrale mutasies wat suksesvol gebruik is in chemostaatpopulasies van gis (Adams et al., 1985) en Fusarium graminearum (Wiebe et al., 1995).
Die frekwensie van mutante wat bestand is teen blasticidine S in die veldpopulasie van P. infestans, het parallel afgeneem met die groei in die aggressiwiteit van die populasie, wat dui op 'n verandering in die dominante klone tydens die groei van die populasie (Rybakova et al., 1987).
Oorwinteringsfase in knolle
Gedurende die oorwintering in aartappelknolle neem die virulensie en aggressiwiteit van P. infestans-stamme af, en die afname in virulensie vind stadiger plaas as aggressiwiteit (Rybakova en Dyakov, 1990). Klaarblyklik, onder toestande wat bevorderlik is vir die vinnige groei van die bevolking (r-seleksie), is "ekstra" virulensiegene en hoë aggressiwiteit nuttig, daarom word die ontwikkeling van epifytotika vergesel deur die seleksie van die mees virulente en aggressiewe klone. In omstandighede van versadiging van die omgewing, as nie die voortplantingstempo nie, maar die volharding van die bestaan in ongunstige toestande (K-seleksie) 'n belangrike rol speel, speel "ekstra" gene van virulensie en aggressiwiteit fiksheid, en klone met hierdie gene is die eerste wat uitsterf, sodat die gemiddelde aggressiwiteit en die virulensie van die bevolking neem af.
Plantefase in grond
Hierdie fase is die geheimsinnigste in die lewensiklus (Andrivon, 1995). Die bestaan daarvan is suiwer spekulatief gepostuleer - vanweë die gebrek aan inligting oor wat met die patogeen oor 'n lang tydperk (soms meer as 'n maand) gebeur - vanaf die opkoms van aartappelplantjies tot die verskyning van die eerste kolle van die siekte. Op grond van waarnemings en eksperimente is die gedrag van die swam in hierdie lewensperiode gerekonstrueer (Hirst en Stedman, 1960; Boguslavskaya, Filippov, 1976).
Sporulasie van die swam kan op besmette knolle in die grond ontstaan. Die gevolglike spore ontkiem met hifes, wat lank in die grond kan plant. Primêre (gevorm op knolle) en sekondêre (op die miselium in die grond) spore styg met kapillêre strome na die grondoppervlak, maar verkry die vermoë om aartappels eers te besmet nadat die onderste blare daal en met die grondoppervlak in aanraking kom. Sulke blare (naamlik die eerste kolle van die siekte word daarop aangetref) vorm nie onmiddellik nie, maar na langdurige groei en ontwikkeling van aartappeltoppe.
Die saprotrofiese plantegroei-fase kan dus ook in die lewensiklus van P. infestans bestaan. As aggressiwiteit die belangrikste komponent van fiksheid in die parasitiese fase van die lewensiklus is, is seleksie gerig op die vermindering van die parasitiese eienskappe, soos eksperimenteel getoon is vir sommige fitopatogene swamme (sien Carson, 1993). Daarom moet aggressiewe eienskappe in hierdie fase van die siklus die intensiefste verlore gaan. Maar tot dusver is geen direkte eksperimente uitgevoer om bogenoemde aannames te bevestig nie.
Seisoenale veranderinge beïnvloed nie net die patogene eienskappe van P. infestans nie, maar ook die weerstand teen swamdoders, wat groei in die polisikliese fase (tydens epifytoties), en afneem gedurende die winterberging (Derevyagina et al., 1991; Kadish en Cohen, 1992). 'N Besonder intense daling in weerstand teen metalaksiel is waargeneem tussen die aanplant van die aangetaste knolle en die voorkoms van die eerste kolle van die siekte in die veld.
Intraspesifieke spesialisering en die evolusie daarvan
P. infestans veroorsaak epidemies in twee kommersieel belangrike gewasse, aartappels en tamatie. Epifytoties op aartappels het begin kort nadat die swam nuwe gebiede betree het. Die nederlaag van tamatie is ook opgemerk kort na die infeksie op aartappels, maar epifytoties op tamatie is eers honderd jaar later aangeteken - in die middel van die XNUMXste eeu. Hier is wat Hallegli en Niederhauser skryf oor die nederlaag van tamaties in die VSA
(1962): “Ongeveer 100 jaar na die ernstige epifytotiese periode van 1845 is min of amper geen poging aangewend om weerstandige tamatiesoorte te verkry nie. Alhoewel laatroes al in 1848 vir die eerste keer op tamaties aangeteken is, het die telers dit eers tot 'n sterk uitbraak van die siekte in 1946 onderwerp. Op die gebied van Rusland is daar in die 60de eeu 'n laat roes van tamatie geregistreer. “Navorsers het lank nie aandag aan hierdie siekte gegee nie, aangesien dit nie noemenswaardige ekonomiese skade berokken het nie. Maar in die 70's en 1979's. XX-eeuse epifytotieë van laatroes op tamatie word ook in die Sowjetunie waargeneem, hoofsaaklik in die Neder-Wolga-streek, in die Oekraïne, die Noord-Kaukasus, in Moldawië ... ”(Balashova, XNUMX).
Sedertdien het tamatieroes deur laatroes eenjarig geword, het dit versprei oor die hele gebied van industriële en tuisverbouing en veroorsaak groot ekonomiese skade aan hierdie gewas. Wat het gebeur? Waarom het die parasiet op aartappels die eerste keer verskyn en die epifytiese letsel van hierdie gewas byna gelyktydig plaasgevind, en waarom het dit die epifytoticum op die tamatie geneem? Hierdie verskille ondersteun 'n Mexikaanse eerder as 'n Suid-Amerikaanse bron van infeksie. As die spesie Phytophthora infestans ontwikkel het as 'n parasiet van die Mexikaanse knolhoudende spesies van die genus Solanum, is dit te verstane waarom gekweekte aartappels wat tot dieselfde gedeelte van die geslag behoort as die Mexikaanse soorte, so sterk geraak is, maar weens die afwesigheid van samevolusie met die parasiet, wat nie meganismes van spesifieke en nie-spesifieke weerstand ontwikkel het nie.
Tamatie behoort tot 'n ander gedeelte van die geslag, die tipe uitruiling het beduidende verskille van knolagtige spesies, daarom, ten spyte van die feit dat die tamatie nie buite die voedselspesialisasie van P. infestans is nie, was die intensiteit van sy skade onvoldoende vir ernstige ekonomiese verliese.
Die opkoms van epifytoties op 'n tamatie is te wyte aan ernstige genetiese veranderinge in die parasiet, wat die fiksheid (patogenisiteit) tydens parasitisme verhoog het. Ons glo dat die nuwe vorm wat gespesialiseer is vir die parasitering van die tamatie, die T1-ras is wat deur M. Gallegly beskryf word, en dit beïnvloed variëteite kersietamatie (Red Cherry, Ottawa), wat bestand is teen die T0-ras wat op aartappels wydverspreid is (Gallegly, 1952). Blykbaar is 'n mutasie (of 'n reeks mutasies) wat die T0-ras in die T1-ren verander het en gelei het tot die opkoms van klone wat baie aangepas is om tamatie te verslaan. Soos dikwels gebeur, het 'n toename in patogenisiteit vir een gasheer gepaard gegaan met 'n afname in 'n ander, dit wil sê 'n aanvanklike, nog nie volledige intraspesifieke spesialisasie het ontstaan nie - na aartappels (ras T0) en tot tamatie (ras T1).
Wat is die bewys vir hierdie aanname?
- Voorkoms op aartappels en tamaties. Op tamatieblare oorheers die T1-ras, terwyl dit op aartappelblare skaars is. Volgens S.F. Bagirova en T.A. Oreshonkova (ongepubliseer) in die streek Moskou in 1991-1992, was die voorkoms van die T1-ras in aartappelaanplantings 0% en in tamatieaanplantings - 100%; in 1993-1995 - onderskeidelik 33% en 90%; in 2001 - 0% en 67%. Soortgelyke data is in Israel verkry (Cohen, 2002). Eksperimente met die infeksie van aartappelknolle met isolate van die T1-ras en 'n mengsel van isolate T0 en T1 het getoon dat isolate van die T1-ras swak bewaar word in knolle en vervang word deur isolate van die T0-ras (Dyakov et al., 1975; Rybakova, 1988).
2) Dinamiek van die T1-ras in tamatie-aanplantings. Primêre infeksie van tamatieblare word uitgevoer deur isolate van die T0-ras, wat oorheers in die ontleding van infeksie op die eerste kolle op die blare. Dit bevestig die algemeen aanvaarde skema van die parasietmigrasie: Die belangrikste besmettingsmassa van aartappels word deur die T0-ras gemaak, maar 'n klein aantal T1-klone wat in aartappels bewaar word, een keer op die tamatie, verplaas die T0-ras en versamel teen die einde van die epifytotiese periode. Dit is ook moontlik dat daar 'n alternatiewe bron van tamatieblaarinfeksie by die T1-ras is, wat nie so kragtig is soos aartappelknolle en blare nie, maar konstant. Daarom het hierdie bron 'n swak uitwerking op die genetiese struktuur van die populasie wat tamatie besmet, maar bepaal dan die ophoping van die T1-ras (Rybakova, 1988; Dyakov et al., 1994).
3) Agressiwiteit vir aartappels en tamaties. Kunsmatige besmetting van tamatie- en aartappelblare met isolate van rasse T0 en T1 het getoon dat eersgenoemde aggressiewer is vir aartappels as vir tamatie, en laasgenoemde aggressiewer vir tamatie as vir aartappel. Hierdie verskille kom tot uiting in die verplasing van isolate van 'n nie- "eie" ras uit 'n gemengde bevolking tydens blaargang in 'n kweekhuis (Dyakov et al., 1975) en in veldpersele (Leberton et al., 1999); verskille in die minimum aansteeklike lading, latencyperiode, grootte van aansteeklike kolle en spoorproduksie (Rybakova, 1988; Dyakov et al., 1994; Legard et al., 1995; Forbes et al., 1997; Oyarzun et al., 1998; Leberton et al. al., 1999; Vega-Sanchez et al., 2000; Knapova, Gisi, 2002; Sussuna et al., 2004).
Die aggressiwiteit van isolate van die T1-ras teenoor tamatievariëteite wat nie weerstandsgene het nie, is so hoog dat hierdie isolate op blare spore soos op 'n voedingsmedium sonder om die besmette weefsel te nekrotiseer (Dyakov et al., 1975; Vega-Sanchez et al., 2000).
4) Virulensie vir aartappels en tamaties. Die T1-ras raak kersietamatievariëteite met die Ph1-weerstandsgeen, terwyl die T0-ras nie in staat is om hierdie variëteite te besmet nie, d.w.s. het 'n nouer virulensie. In verhouding tot onderskeidings
Die R-gene van aartappels hou omgekeerd verband, d.w.s. rasse wat van tamatieblare geïsoleer is, is minder virulent as "aartappel" -stamme (Tabel 11).
5) Neutrale merkers. Die analise van neutrale merkers in die populasies van P. infestans wat op aartappels en tamaties parasiteer, getuig ook van die multidirectionele intraspesifieke seleksie. In die Brasiliaanse populasies van P. infestans het tamatieblaarisolate tot die klonale lyn US-1 behoort, en dié van aartappelblare het tot die BR-1-lyn behoort (Suassuna et al., 2004). In Florida (VSA), sedert 1994, het kloon US-90 op aartappels begin oorheers (met 'n voorkoms van meer as 8%), en klone US-11 en US-17 op tamatie, en laasgenoemde se isolate is aggressiewer vir tamatie as vir aartappel (Weingartner , Tombolato, 2004). Beduidende verskille in genotipe frekwensies (DNA vingerafdrukke) in aartappel- en tamatie-isolate is vasgestel vir 1200 P. infestans-stamme wat in die Verenigde State van 1989 tot 1995 versamel is (Deahl et al., 1995).
Met behulp van die AFLP-metode is dit moontlik om 74 stamme wat van aartappel- en tamatieblare versamel is, in 1996-1997 te skei. in Frankryk en Switserland, in 7 groepe. Die aartappel- en tamatie-stamme verskil nie duidelik nie, maar die "aartappel" -stamme was geneties meer uiteenlopend as die "tamatie". Eersgenoemde is in al sewe trosse aangetref, en laasgenoemde slegs in vier, wat dui op 'n meer gespesialiseerde genoom van laasgenoemde (Knapova en Gisi, 2002).
6) Meganismes van isolasie. As die populasies van die parasiet op twee gasheerspesies ontwikkel tot die vernouing van spesialisasie in die rigting van hul 'eie' gasheer, dan ontstaan daar verskillende pre- en postmeiotiese meganismes wat genetiese uitwisseling van interpopulasie voorkom (Dyakov en Lekomtseva, 1984).
Verskeie studies het die effek van die oorsprong van ouerlike stamme op die doeltreffendheid van verbastering ondersoek. By die kruising van stamme wat van verskillende soorte van die geslag Solanum in Ecuador geïsoleer is (Oliva et al., 2002), is gevind dat stamme met paringstipe A2 van wilde Solanaceae (klonlyn EC-2) die slegste is met stamme van tamatie (lyn EC). -3), en die effektiefste gekruis met die aartappelstam (EC-1).
Daar is gevind dat alle basters nie-patogeen is. Die outeurs glo dat die lae persentasie verbastering en die vermindering van patogenisiteit in basters te wyte is aan postmeiotiese meganismes van reproduksie-isolasie van populasies.
In die eksperimente van Bagirova et al. (1998) is 'n groot aantal aartappel- en tamatie-stamme gekruis met die eienskappe van die T0- en T1-rasse. Die mees vrugbare kruisings van T1xT1-stamme wat van tamatie geïsoleer is (36 oospore in die mikroskoopveld, 44% van die oospore-ontkieming), die minste effektief was kruisings van T0xT1-rasse wat van verskillende gashere geïsoleer is ('n lae aantal ontwikkelende en ontkiemde oospore, 'n groot deel van abortiewe en onderontwikkelde oospore) ... Die doeltreffendheid van kruisings tussen isolate van die T0-ras wat van aartappels geïsoleer is, was middelmatig. Aangesien aartappels die hoofstamme van die T0-ras beïnvloed, het dit 'n betroubare bron van oorwintering - aartappelknolle, waardeur oospore as besmette eenhede vir aartappelpopulasies oorweldig laag is. Die aangepaste "tamatievorm" kan in die vorm van oospore op die tamatie oorwinter (sien hieronder) en behou dus 'n hoër produktiwiteit van die seksuele proses. As gevolg van sy hoë vrugbaarheid, verkry T1 'n onafhanklike potensiaal vir primêre infeksie in tamatie. Die resultate wat deur Knapova et al. (Knapova et al., 2002) verkry is, kan op dieselfde manier geïnterpreteer word. Kruisings van stamme geïsoleer van aartappels met stamme van tamatie het die hoogste aantal oospore gelewer - 13,8 per vierkante meter. medium (met 'n verspreiding van 5-19) en 'n intermediêre persentasie ontkieming van oospore (6,3 met 'n verspreiding van 0-24). Kruisings van stamme wat van tamatie geïsoleer is, het die laagste persentasie oospore (7,6 met 'n verspreiding van 4-12) met die hoogste persentasie ontkieming (10,8) opgelewer. Die kruisings tussen die stamme wat van aartappels geïsoleer is, het 'n tussentydse aantal oospore gegee (8,6 met 'n hoë verspreiding van data - 0-30) en die laagste persentasie ontkieming van oospore (2,7). Aartappelsoorte is dus minder vrugbaar as dié van tamaties, maar kruisings tussen bevolkings lewer nie slegter resultate op as intropopulasie nie. Dit is moontlik dat die verskille met die bostaande gegewens deur Bagirova et al. word verklaar deur die feit dat Russiese navorsers gewerk het met stamme wat in die vroeë 90's van die twintigste eeu geïsoleer is, en Switserse navorsers - met stamme wat in die laat 90's geïsoleer is.
Die basis vir lae vrugbaarheid kan die heteroploïedie van die stamme wees. As in Mexikaanse bevolking, waar die seksuele proses en primêre infeksie met oospore-nageslag gereeld is, die meeste bestudeerde stamme van P. Infestans diploïed is, word in die lande van die Ou Wêreld intrapopulasie polymorfisme van ploidie waargeneem (di-, tri- en tetraploïede stamme, sowel as heterokaryotiese stamme met heteroploïede kerne) en stamme met verskillende soorte paring, d.w.s. onderling vrugbaar, verskil in kernploïedie (Therrien et al., 1989, 1990; Whittaker et al., 1992; Ritch, Daggett, 1995). Die diversiteit van kerne in antheridia en oogonia kan die rede wees vir lae vrugbaarheid.
Wat kernuitruilings tussen hifes tydens anastomose betref, word dit voorkom deur vegetatiewe onverenigbaarheid, wat ongeslagtelike populasies opbreek in baie geneties geïsoleerde klone (Poedinok en Dyakov, 1987; Gorbunova et al., 1989; Anikina et al., 1997b).
7) Konvergensie van populasies. Die bostaande data dui aan dat verbastering tussen "aartappel" en "tamatie" P. infestans-stamme moontlik is. Wederkerige herinfeksie van verskillende gashere is ook moontlik, alhoewel dit minder aggressief is.
'N Studie van populasie-merkers in isolate van aangrensende aartappel- en tamatievelde in 1993 het getoon dat ongeveer 'n kwart van die isolate wat van tamatieblare geïsoleer is, vanaf 'n naburige aartappelland oorgedra is (Dolgova et al., 1997). Teoreties kan aanvaar word dat die afwyking van populasies op twee gashere sou toeneem en sou lei tot die opkoms van gespesialiseerde intraspesifieke vorms (f.sp. aartappel en f.sp. tamatie), veral omdat oospore in plantreste kan voortduur (Drenth et al., 1995 ; Bagirova, Dyakov, 1998) en tamatiesaad (Rubin et al., 2001). Gevolglik het tamaties tans 'n bron van lentegenerering, onafhanklik van aartappelknolle.
Alles het egter anders gebeur. Oorwintering met oospore het die parasiet in staat gestel om die smalste stadium in sy lewensiklus te vermy - die monosikliese stadium van plantegroei in die grond, waartydens parasitiese eienskappe afneem, wat geleidelik in die somer in die polisikliese fase herstel word.
Tabel 11. Frekwensies van virulensiegene tot aartappelverskeidingsrasse in P. infestans-stamme
land | Jaar | Gemiddelde aantal virulensiegene in stamme | Skrywer | |
van aartappels | van tamatie | |||
Frankryk | 1995 | 4.4 | 3.3 | Leberton et al., 1999 |
1996 | 4.8 | 3.6 | Leberton, Andrivon, 1998 | |
Frankryk, Switserland | 1996-97 | 6.8 | 2.9 | Knapova, Gisi, 2002 |
VSA | 1989-94 | 5 | 4.8 | Goodwin et al., 1995 |
VSA, Zap. Washington DC | 1996 | 4.6 | 5 | Dorrance et al., 1999 |
1997 | 6.3 | 3.5 | " | |
Ecuador | 1993-95 | 7.1 | 1.3 | Oyarzun et al., 1998 |
Israel | 1998 | 7 | 4.8 | Cohen, 2002 |
1999 | 6 | 5.7 | " | |
2000 | 6.7 | 6.1 | " | |
Rusland, Mosk. streek | 1993 | 8.9 | 6.7 | Smirnov, 1996 |
Rusland, verskillende streke | 1995 | 9.4 | 8 | Kozlovskaya en ander. |
1997 | 9.2 | 9.2 | " | |
2000 | 8.7 | 4.8 | " |
Primêre zoosporangia en zoospore, wat oospore ontkiem, het 'n hoë mate van parasitiese aktiwiteit, veral as die oospore parthenogeneties gevorm is onder die invloed van feromone van 'n stam met die teenoorgestelde soort paring. Daarom is die aansteeklike materiaal op tamatiesaailinge wat uit saad besmet is, baie patogeen vir tamatie en aartappel.
Hierdie veranderinge het gelei tot 'n ander herstrukturering van die bevolking, uitgedruk in die volgende belangrike veranderinge vanuit 'n epidemiologiese oogpunt:
- Besmette tamatieplantjies het 'n belangrike bron van primêre infeksie van aartappels geword (Filippov, Ivanyuk, persoonlike boodskappe).
- Epifytoties op aartappels het reeds in Junie begin waarneem, ongeveer 'n maand vroeër as gewoonlik.
- In aartappelaanplantings het die persentasie van die T1-ras toegeneem, wat voorheen in 'n onbeduidende hoeveelheid aangetref is (Ulanova et al., 2003).
- Stamme wat van tamatieblare geïsoleer is, verskil nie meer van aartappelstamme in virulensie op aartappeldifferensiators van virulensiegene nie en het begin om "aartappel" -stamme in aggressiwiteit nie net op tamatie nie, maar ook op aartappels te oortref (Lavrova et al., 2003; Ulanova et al. , 2003).
In plaas van uiteenlopendheid, was daar dus 'n sameloop van populasies, die ontstaan van 'n enkele populasie op twee gasheerplante met 'n hoë virulensie en aggressiwiteit vir beide spesies.
Gevolgtrekking
Dus, ten spyte van meer as 150 jaar se intensiewe studie van P. infestans, is daar nog baie onbekend in die biologie, insluitend die populasiebiologie van hierdie veroorsakende middel van die belangrikste siektes van gekweekte solanacee plante. Dit is nie duidelik hoe die verloop van individuele stadiums van die lewensiklus die struktuur van bevolkings beïnvloed nie, wat is die genetiese meganismes van die gekanaliseerde wisselvalligheid van aggressiwiteit en virulensie, wat is die verhouding van die voortplantings- en klonale voortplantingstelsels in natuurlike populasies, hoe vegetatiewe onverenigbaarheid geërf word, wat is die rol van aartappels en tamaties in die primêre infeksie van hierdie gewasse en wat is hul effek op die bevolkingsstruktuur van die parasiet. Tot dusver is sulke belangrike praktiese kwessies soos die genetiese meganismes om die aggressiwiteit van die parasiet te verander of die erosie van nie-spesifieke aartappelweerstand nie opgelos nie. Met die verdieping en uitbreiding van navorsing oor aartappel laatroes, bied die parasiet navorsers nuwe uitdagings. Die verbetering van eksperimentele vermoëns, die opkoms van nuwe metodologiese benaderings tot manipulasie met gene en proteïene, laat ons egter hoop op 'n suksesvolle oplossing van die vrae wat gestel word.
Die artikel is gepubliseer in die tydskrif "Potato Protection" (nr. 3, 2017)