S.N. Elansky, L.Yu. Kokaeva, N.V. Statsyuk, Yu.T. Dyakov
Enkonduko
Oomycete Phytophthora infestans (Mont.) De Bary, la kaŭza agento de malfrua rusto, la plej ekonomie grava malsano de terpomoj kaj tomatoj, altiris zorgan atenton de esploristoj el diversaj landoj dum pli ol jarcento kaj duono. Subite aperanta en Eŭropo meze de la XNUMXa jarcento, ĝi kaŭzis terpoman epidemion, kiu restis en la memoro de multaj generacioj.
Ĝis nun oni ofte nomas ĝin "fungo de la irlanda malsato". Preskaŭ cent jarojn post la unuaj epidemioj, sovaĝaj meksikaj terpomaj specioj rezistantaj al malfrua rusto estis malkovritaj, metodoj por kruci ilin kun kultivitaj terpomoj estis disvolvitaj (Muller, 1935), kaj la unuaj malfruaj razkapablaj specoj estis akiritaj (Puŝkarev, 1937). Tamen, baldaŭ post la komenco de sia komerca kultivado, amasiĝis rasoj de la malfrua rosta patogeno, kiuj estis virulentaj al rezistemaj varioj. kaj la enkonduko de novaj rezistaj genoj de sovaĝaj meksikaj terpomoj en variaĵojn komencis rapide perdi efikecon.
Fiaskoj kun la uzo de monogena (vertikala) rezisto devigis bredistojn serĉi pli kompleksajn manierojn ekspluati nespecifan poligenan (horizontalan) reziston. En la lastaj jaroj, tre agresemaj rasoj komencis amasiĝi en individuaj populacioj de la parazito, kaŭzante erozion de eĉ nespecifa rezisto. La apero de fungicid-rezistemaj trostreĉoj kaŭzis problemojn en la uzo de terpomaj protektaj kemiaĵoj.
Pro la signifaj diferencoj inter omicetoj kaj fungoj en kemia konsisto, ultrastrukturo kaj metabolo, fungicidoj, precipe ĉieaj uzataj por protekti plantojn kontraŭ multaj fungaj malsanoj, estas senefikaj kontraŭ omicetoj.
Tial, en la kemia protekto kontraŭ malfrua rusto, oni uzis multoblan (ĝis 12 fojojn por sezono aŭ pli) ŝprucadon kun kontaktaj preparoj de vasta spektro de ago. Revolucia paŝo estis la uzo de fenilamidoj, kiuj estas toksaj por omicetoj kaj disvastiĝas sisteme en plantoj. Tamen ilia disvastigita uzo rapide kaŭzis amasiĝon de rezistemaj trostreĉoj en fungaj populacioj (Davidse et al., 1981), kio grave komplikigis plantoprotekton. P. infestans estas preskaŭ la sola parazito de la temperita zono, kies damaĝo en organika terkultivado ne povas esti neŭtraligita sen la uzo de kemiaj protektaj rimedoj (Van Bruggen, 1995).
Ĉi-supre klarigas la grandegan atenton de esploristoj de diversaj landoj al la studado de populacioj de P. infestans, la dinamikon de ilia abundo kaj genetika konsisto, kaj ankaŭ la genetikajn mekanismojn de ŝanĝebleco.
Vivociklo de R. INFESTANS
Oomycete Phytophthora infestans evoluigas interĉelan micelon kun haustoria ene de terpomaj folioj. Nutrante sin per foliaj ŝtofoj, ĝi kaŭzas la formadon de malhelaj makuloj, kiuj nigriĝas kaj putras dum malseka vetero. Kun forta malvenko, la tuta folio mortas. Post periodo de manĝado, elkreskaĵoj formiĝas sur la micelo - sporangioforoj - kiuj kreskas eksteren tra la stomoj. En malseka vetero, ili formas blankan floradon ĉirkaŭ la makuloj sur la malsupra flanko de la folioj. Ĉe la finoj de la sporangioforoj formiĝas citron-formaj zoosporangioj, kiuj rompiĝas kaj estas portataj per pluvo-sprajo (Fig. 1). Enirante akvogutojn sur la surfacon de terpoma folio, sporangioj ĝermas kun 6-8 zoosporoj, kiuj, post iom da movado, estas rondigitaj, kovritaj per ŝelo kaj ĝermas per ĝermotubo. La ŝoso penetras la folian histon tra la stomoj. En iuj kondiĉoj, sporangioj povas kreski en kreskotubo rekte en folian histon. En favoraj kondiĉoj, la tempo de infekto ĝis formado de nova sporado estas nur 3-4 tagoj.
Iam sur la tero kaj filtritaj tra la grundo, sporangioj kapablas infekti tuberojn. Grave tuŝitaj tuberoj putras dum konservado; ĉe la malforte trafitaj, la infekto povas daŭri ĝis la venonta sezono. Krome la kaŭzanto de malfrua rusto povas persisti vintre sub la formo de oosporoj (dikmuraj ripozantaj seksaj sporoj) en la grundo sur plantaj ruboj kaj sur tomataj semoj. Oosporoj estas formitaj sur vivantaj plantorganoj kiam trostreĉoj de malsamaj sekspariĝospecoj renkontas kun troa humido. En printempo formiĝas senseksa sporado sur plantitaj sepsaj tuberoj kaj sur plantaj restaĵoj kun oosporoj; zoosporoj eniras la grundon kaj kaŭzas infekton de la malsupraj folioj de plantoj. En iuj kazoj, micelo povas kreski de la infektita tubero laŭ la verda parto de la planto kaj kutime aperi en la supra parto de la tigo.
Signifa diferenco inter omicetoj kaj plej multaj fungoj kuŝas en la superregado de diplofazo en ilia vivociklo kun gameta mejozo kaj ĝermado de zigotoj (oosporoj) sen reduktiva nuklea fisio. Ĉi tiu trajto, plus dupolara heterotalismo anstataŭanta ambaŭseksecon, ŝajnus ebligi apliki al omicetoj la alirojn evoluigitajn por studi loĝantarojn de pli altaj eŭkariotoj (analizo de panikso kaj subdivido de populacioj, en- kaj interpopulacaj genfluoj, ktp.). Tamen tri faktoroj ne permesas tute translokigi ĉi tiujn alirojn studante la populaciojn de P. infestans.
1. Kune kun hibridaj oosporoj, memfekundaj kaj partenogenetikaj oosporoj formiĝas en populacioj (Fife kaj Shaw, 1992; Anikina et al., 1997a; Savenkova, Cherepnikoba-Anirina, 2002; Smirnov, 2003), kaj la ofteco de ilia formado povas sufiĉi por influi pri la testrezultoj.
2. La seksa procezo en P. infestans faras sensignifan kontribuon al la dinamiko de la loĝantaro, ĉar la fungo reproduktiĝas ĉefe per vegetaj sporoj, formante pli ol 90% de la rezultoj de la analizo de la pariĝa tipo per la tradicia metodo sur nutra medio. ... la kresksezono pluraj generacioj de senseksa sporado (policikla malsano-disvolviĝo). Oosporoj ludas gravan rolon en la konservado de la organismo dum la periodo kiam ne ekzistas verdaj plantoj (vintre) kaj en la ĉefa infekto de plantidoj. Tiam dum la somero okazas klona reproduktado kaj pliiĝo aŭ male malpliiĝo de la nombro de unuopaj klonoj ekestintaj sekve de seksa rekombinado, kiu estas ĉefe determinita de la elekto de la pli adaptitaj. Tial, la proporcio de individuaj klonoj en populacio ĉe la komenco kaj fino de epifitotikoj povas esti tute malsama.
3. La priskribita ciklo estas karakteriza por la denaskaj loĝantaroj de P. infestans en sia patrujo, Mezameriko. En aliaj regionoj de la mondo, dum pli ol 100 jaroj, la seksa procezo ne estis konata; la vegetativa micelo en infektitaj terpomaj tuberoj estis la vintra stadio. La vivociklo estis tute agama, kaj la disvastiĝo estis fokusa en naturo: la infekto de ununuraj infektitaj plantitaj tuberoj pasis al la folioj, formante primarajn fokusojn de la malsano, kiuj povus kuniĝi kun la amasa disvolviĝo de la malsano.
Tiel, en iuj regionoj povas esti alterno de seksaj kaj senseksaj cikloj, dum en aliaj - nur senseksa ciklo.
Origino de P. INFESTANS
P. infestans aperis en Eŭropo fine de la unua duono de la 1991a jarcento. Ĉar la terpomo apartenas al la nordorienta parto de Sudameriko, oni supozis, ke la parazito estis alportita de tie al Eŭropo dum la eksplodo de ĉilia salpetro. Tamen studoj faritaj ĉe la terpoma stacio Rockefeller Center en la Valo Toluca, Meksiko devigis rekonsideri ĉi tiun vidpunkton (Niederhauser, 1993, XNUMX).
1. En la Toluca Valo, lokaj tuberaj terpomaj specioj (Solanum demissum, S. bulbocastanum, ktp.) Havas malsamajn genojn por vertikala rezisto kombinita kun alta nivelo de nespecifa rezisto, kiu indikas longan kunevoluon kun la parazito. Al sudamerikaj specioj, inkluzive de rikoltaj terpomoj, mankas rezistgenoj.
2. En la Toluca Valo troviĝas izolitaj kun pariĝaj specoj A1 kaj A2, sekve de kiuj la interbreda loĝantaro de P. infestans estas vasta; dum en la naskiĝlando de kultivitaj terpomoj, Sudameriko, la parazito disvastiĝas klone.
3. En la Toluca Valo estas jaraj severaj epidemioj de malfrua rusto. Tial, inter nordamerikaj esploristoj (Universitato Cornell), la opinio pri Mezameriko (Mezameriko) kiel naskiĝloko de terpoma phytophthora estas establita (Goodwin et al., 1994).
Sudamerikaj esploristoj ne samopinias. Ili kredas, ke la kultivita terpomo kaj ĝia parazito P. infestans havas komunan patrujon - la sudamerikajn Andojn. Ili subtenis sian vidpunkton per molekulaj studoj pri la analizo de DNA-polimorfismoj de la mitokondria genaro (mtDNA) kaj nukleaj genoj RAS kaj β-tubulin (Gomez-Alpizar et al., 2007). Ili montris, ke la trostreĉoj kolektitaj el diversaj mondopartoj devenas de tri diverĝaj praaj linioj, kiuj (ĉiuj tri) troviĝas en la Sudamerikaj Andoj. Andaj haplotipoj estas posteuloj de du linioj: izolitaĵoj de la plej malnova mtDNA-genlinio troviĝas sur sovaĝaj Solanacoj de la sekcio Anarrhicomenum en Ekvadoro, dum izolitaj de la dua linio estas oftaj ĉe terpomoj, tomatoj kaj sovaĝaj solanacoj. En Toluca, eĉ raraj haplotipoj devenas de nur unu genlinio, kun la genetika ŝanĝebleco de la Toluca-trostreĉoj (malalta alela ofteco de kelkaj variaj ejoj) sugestas fortan fondintefikon pro lastatempa funkciado
Krome, nova specio P. andina estis trovita en la Andoj, morfologie kaj genetike simila al P. infestans, kiu, laŭ la aŭtoroj, montras al la Andoj kiel varma punkto de speciĝo en la genro Phytophthora. Fine, en Eŭropo kaj Usono, la loĝantaroj de P. Infestans inkluzivas ambaŭ andajn genliniojn, dum en Toluca nur unu.
Ĉi tiu eldonaĵo kaŭzis respondon de grupo de esploristoj el diversaj landoj, kiuj faris multajn eksperimentajn laborojn por revizii la antaŭan studon (Goss et al., 2014). En ĉi tiu verko, unue, pli informaj mikrosatelitaj DNA-sekvencoj estis uzataj por studi DNA-polimorfismojn; due, por la analizo de agregacio, migrovojoj, tempo de diverĝo de populacioj, ktp. pli progresintaj modeloj estis uzataj (F-statistiko, Bajezaj aproksimadoj, ktp.) kaj, trie, oni uzis komparon ne nur kun la anda specio P. andina, en kiu estis establita hibrida naturo (P. infestans x Phytophthora sp.) , sed ankaŭ kun la meksikaj endemiaj specioj P. mirabilis, P. Ipomoeae, kaj Phytophthora phaseoli - genetike proksimaj P. infestans apartenantaj al la sama klado (Kroon et al., 2012). Rezulte de ĉi tiuj analizoj, estis unusignife montrite, ke la radika parto de la filogenetika arbo de ĉiuj specioj de la genro Phytophthora prenita en la studon, krom la hibrido P. andina, apartenas al meksikaj trostreĉoj, kaj la migra fluo havas la direkton Meksiko - Andoj, kaj ne inverse, kaj ĝia komenco koincidas kun la Eŭropa. koloniigo de la Nova Mondo (antaŭ 300-600 jaroj). Tiel, la apero de la specio de P. infestans, specialigita por la malvenko de terpomoj, okazis en la duaranga genetika centro de la formado de tuberaj solanacoj, t.e. en Mezameriko.
Genaro de P. INFESTANS
En 2009, internacia teamo de sciencistoj sekvencis la kompletan genaron P infestans (Haas et al, 2009), kies grandeco estis 240 MB. Ĉi tio estas plurajn fojojn pli ol ĉe proksime rilataj specioj P. sojae (95 Mb), kaŭzante radikan putradon de sojfaboj, kaj P. Ramorum (65 Mb), influante tiajn valorajn arbospeciojn kiel kverko, fago kaj iuj aliaj. La akiritaj datumoj montris, ke la genaro enhavas grandan nombron da kopioj de ripetaj sekvencoj - 74%. La genaro enhavas 17797 protein-kodigajn genojn, la plej multaj el kiuj estas genoj implikitaj en ĉelaj procesoj, inkluzive de DNA-reproduktado, transskribo kaj traduko de proteinoj.
Komparo de genaroj de la genro Phytophthora rivelis nekutiman organizon de la genaro, konsistantan el blokoj de sekvencoj de konservitaj genoj, en kiuj la gendenseco estas relative alta kaj la enhavo de ripetaj sekvencoj estas relative malalta, kaj unuopaj regionoj kun ne-konservitaj gensekvencoj, kun malalta gendenseco kaj alta enhavo de ripetaj regionoj. Konservativaj blokoj respondecas pri 70% (12440) de ĉiuj genoj de proteinoj kodigantaj P. infestans. Ene de konservativaj blokoj, genoj kutime estas tre interspacigitaj kun averaĝa intergenika distanco de 604 bp. En areoj inter konservativaj blokoj, la intergenra distanco estas pli granda (3700 bp) pro pliigo de la denseco de ripetaj elementoj. Rapide evoluantaj efekretaj sekreciaj genoj situas en gen-malriĉaj regionoj.
Sinsekva analizo de la genaro de P. Infestans montris, ke proksimume triono de la genaro apartenas al transmeteblaj elementoj. La genaro de P. infestans enhavas signife pli malsamajn familiojn de transpozonoj ol aliaj konataj genaroj. Plej multaj transposonoj de P. infestans apartenas al la cigana familio.
Granda nombro da specifaj genaj familioj implikitaj en patogenezo estis identigita en la genaro de P. infestans. Signifa parto de ili kodas efektajn proteinojn, kiuj ŝanĝas la fiziologion de la gastiga planto kaj kontribuas al ĝia infekto. Ili kategoriiĝas en du larĝaj kategorioj: apoplastaj efektoroj, kiuj agas en la interĉelaj spacoj (apoplastoj), kaj citoplasmaj efektoroj, kiuj eniras ĉelojn per haustorio. Apoplastaj efektoroj inkluzivas kaŝitajn hidrolizajn enzimojn kiel proteazojn, lipazojn kaj glikosilazojn, kiuj detruas plantajn ĉelojn; inhibidores de gastigantaj plantaj defendaj enzimoj; kaj nekrozantaj toksinoj kiel ekzemple Nep1-similaj proteinoj (NPLs) kaj Pcf-similaj malgrandaj cisteinaj riĉaj proteinoj (SCRs).
P. infestans efektoraj genoj estas multaj kaj kutime pli grandaj ol nepatogenaj genoj. La plej konataj estas la citoplasmaj efektoroj RXLR kaj Crinkler (CNR). La tipaj citoplasmaj efektoroj de omicetoj estas RXLR-proteinoj. Ĉiuj RXLR-efektoraj genoj malkovritaj ĝis nun enhavas la amino-finan grupon Arg-XLeu-Arg, kie X estas aminoacido. Rezulte de la studo, oni sugestis, ke ekzistas 563 RXLR-genoj en la genaro de P. infestans, kiu estas 60% pli ol ĉe P. sojae kaj P. ramorum. Ĉirkaŭ duono de la RXLR-genoj en la genaro de P. infestans estas speciospecifaj. RXLR-efektoroj havas vastan gamon de sekvencoj. Inter ili, unu granda kaj 150 malgrandaj familioj estis identigitaj. Male al la ĉefa proteomo, la RXLR-efektoraj genoj kutime situas en gen-malriĉaj kaj ripetriĉaj regionoj de la genaro. La moveblaj elementoj, kiuj determinas la dinamikon de ĉi tiuj regionoj, faciligas rekombinadon en ĉi tiuj genoj.
Citoplasmaj CRN-efektoroj estis origine identigitaj en P. infestans-transskribaĵoj kodigantaj planthistajn nekrozopeptidojn. Ekde ilia malkovro, malmulto estis konata pri la familio de ĉi tiuj efektoroj. Analizo de la genaro de P. Infestans malkaŝis grandegan familion de 196 genoj de CRN, multe pli granda ol tiu de P. sojae (100 CRN) kaj P. ramorum (19 CRN). Kiel RXLR, CRN estas modulaj proteinoj kaj konsistas el tre konservita N-fina LFLAK-domajno (50 aminoacidoj) kaj apuda DWL-domajno enhavanta malsamajn genojn. Plej multaj CRNoj (60%) posedas signalan peptidon.
Oni studis la eblon de diversaj CRNoj interrompi la ĉelajn procezojn de la gastiga planto. En la analizo de planta nekrozo, la forigo de proteinoj CRN2 ebligis identigi la C-fina regiono konsistanta el 234 aminoacidoj (pozicioj 173-407, DXG-domajno) kaj kaŭzanta ĉelan morton. Analizo de P. infestans-CRN-genoj rivelis kvar malsamajn C-fina regionojn, kiuj ankaŭ kaŭzas ĉelan morton ene de la planto. Ĉi tiuj inkluzivas la nove identigitajn DC-domajnojn (P. Infestans havas 18 genojn kaj 49 pseŭdogenojn), same kiel domajnojn D2 (14 kaj 43) kaj DBF (2 kaj 1) similaj al proteinaj kinazoj. Proteinoj de CRN-domajnoj esprimitaj en planto konserviĝas (en foresto de signalaj peptidoj) en planta ĉelo kaj stimulas ĉelan morton per intraĉela mekanismo. Pliaj 255 sekvencoj enhavantaj CRN-domajnojn plej verŝajne ne funkcias kiel genoj.
La pliiĝo en la nombro kaj grandeco de la RXLR- kaj CRN-efektoraj genfamilioj estis supozeble pro ne-alela homologa rekombinigo kaj genmultobligo Malgraŭ la fakto, ke la genaro enhavas grandan nombron da aktivaj moveblaj elementoj, ankoraŭ ne ekzistas rektaj pruvoj pri la translokigo de efektaj genoj.
Metodoj uzataj en la studo de loĝantara strukturo
La studo de la genetika strukturo de populacioj nuntempe baziĝas sur la analizo de puraj kulturoj de ĝiaj konsistigaj trostreĉoj. La analizo de populacioj sen izolado de puraj kulturoj ankaŭ efektivigas por specifaj celoj, kiel ekzemple studi la agresemon de populacio aŭ la ĉeeston de trostreĉoj rezistantaj al fungicidoj en ĝi (Filippov et al., 2004; Derevyagina et al., 1999). Ĉi tiu speco de esplorado implikas uzon de specialaj metodoj, kies priskribo preterpasas ĉi tiun recenzon. Por la kompara analizo de trostreĉoj, oni uzas kelkajn metodojn, bazitajn kaj sur la analizo de la DNA-strukturo kaj sur la studo de fenotipaj manifestiĝoj. Kompara analizo de populacioj devas trakti grandan nombron da izolitaĵoj, kio trudas iujn postulojn al la uzataj metodoj. Ideale ili plenumu la jenajn postulojn (Cooke, Lees, 2004, Mueller, Wolfenbarger, 1999):
- estu malmultekosta, facile efektivigebla, ne postulas signifajn tempelspezojn, baziĝu sur ĝenerale disponeblaj teknologioj (ekzemple PCR);
- devas generi sufiĉe grandan nombron da sendependaj kodominaj signaj ecoj;
- havas altan reprodukteblecon;
- uzu la minimuman kvanton de ekzamenota histo;
- estu specifa por la substrato (la ĉeestanta poluado en la kulturo ne devas influi la rezultojn);
- ne postulu uzon de danĝeraj procedoj kaj tre venenaj kemiaĵoj.
Bedaŭrinde ne ekzistas metodoj respondaj al ĉiuj supraj parametroj. Por kompara studo de trostreĉoj en nia tempo, metodoj estas uzitaj surbaze de la analizo de fenotipaj trajtoj: severeco al terpomaj kaj tomataj specoj (terpomaj kaj tomataj rasoj), sekspariĝo, spektroj de peptidazaj isoenzimoj kaj glukozo-6-fosfata izomerazo, kaj sur analizo de DNA-strukturo: longa polimorfismo restrikta fragmento (RFLP), kiu estas kutime kompletigita per hibridiga enketo RG 57, analizo de mikrosatelitaj ripetoj (SSR kaj InterSSR), plifortigo kun hazardaj enkondukoj (RAPD), plifortigo de restriktaj fragmentoj (AFLP), plifortigo kun enkondukoj homologaj al sekvencoj de moveblaj elementoj (ekzemple, Inter SINE PCR), determino de mitokondriaj DNA-haplotipoj.
Mallongaj priskriboj de metodoj por kompara studo de trostreĉoj uzataj en laboro kun P. Infestans
Fenotipaj signoj
"Terpomaj" vetkuroj
"Terpomaj" rasoj estas ofte esplorata kaj uzata markilo. "Simplaj terpomaj" rasoj havas unu genon por terpoma virulenco, "kompleksaj" - almenaŭ du. Black et al. (1953), resumante ĉiujn datumojn haveblajn al ili, trovis, ke la raso phytophthora kapablas infekti plantojn per la rezista geno / genoj respondaj al la virulenca geno / genoj de P. infestans, kaj trovis rasojn 1, 2, 3 kaj 4, kiuj infektas plantojn. kun genoj R1, R2, R3 kaj R4, respektive, t.e. la interago inter la parazito kaj la gastiganto okazas laŭ la geno por gena principo. Plue, Nigro, kun la partopreno de Gallegly kaj Malcolmson, malkovris la rezistajn genojn R5, R6, R7, R8, R9, R10 kaj R11 same kiel la respondajn rasojn (Black, 1954; Black & Gallegly, 1957; Malcolmson & Black, 1966; Malcolmson, 1970).
Estas vasta korpo de datumoj pri la rasa konsisto de la patogeno de malsamaj regionoj. Sen analizi ĉi tiujn datumojn detale, ni indikos nur ĝeneralan tendencon: kie oni uzis variojn kun novaj rezistaj genoj aŭ iliaj kombinaĵoj, unue estis iom da malfortiĝo de malfrua rusto, sed tiam rasoj kun la respondaj genoj de virulenco aperis kaj estis elektitaj kaj ekaperoj de malfrua rusto rekomencis. Specifa severeco kontraŭ la unuaj 4 rezistaj genoj (R1-R4) malofte estis observita en la kolektoj kolektitaj antaŭ la enkonduko en kultivadon de specoj kun ĉi tiuj genoj, sed la nombro de virulentaj trostreĉoj kreskis akre kiam la patogeno parazitis specojn kun ĉi tiuj genoj. Genoj 5-11, aliflanke, estis sufiĉe oftaj en kolektoj (Shaw, 1991).
Studo pri la rilatumo de malsamaj rasoj dum la kresksezono, farita en la malfruaj 1980-aj jaroj, montris, ke komence de la disvolviĝo de la malsano, klonoj kun malalta agresemo kaj 1-2-virulaj genoj superregas en la populacio.
Plue, kun la disvolviĝo de malfrua rusto, la koncentriĝo de la originalaj klonoj malpliiĝas kaj la nombro de "kompleksaj" rasoj kun alta agresemo pliiĝas. La okazo de ĉi-lasta antaŭ la fino de la sezono atingas 100%. Dum konservado de tuberoj, estas malpliigo de agresemo kaj perdo de individuaj virulencaj genoj. La dinamiko de klona anstataŭigo povas okazi en diversaj specoj diversmaniere (Rybakova & Dyakov, 1990). Tamen niaj studoj en 2000-2010 montris, ke kompleksaj rasoj troviĝas ekde la komenco de epifitotiko ĉe trostreĉoj izolitaj kaj de terpomoj kaj tomatoj. Ĉi tio probable ŝuldiĝas al ŝanĝoj en la loĝantaroj de P. Infestans en Rusujo.
De 1988-1995, la ofteco de apero de "supervetkuroj" kun ĉiuj aŭ preskaŭ ĉiuj virulencaj genoj en malsamaj regionoj atingis 70-100%. Tia situacio estis rimarkita, ekzemple, en Belorusujo, en la regionoj de Leningrado, Moskvo, en Norda Osetio kaj en Germanio (Ivanyuk et al., 2002a, 2002b; Politiko, 1994; Schober-Butin et al., 1995).
"Tomataj" vetkuroj
En tomataj kulturvarioj troviĝis nur 2 genoj de rezisto al malfrua rusto - Ph1 (Gallegly & Marvell, 1955) kaj Ph2 (Al-Kherb, 1988). Kiel en la kazo de la terpomaj rasoj, la interago inter tomatoj kaj P. infestans okazas laŭ geno. La raso T0 infektas variaĵojn, kiuj ne havas rezistajn genojn (plej multaj el la industrie uzataj varioj), la raso T1 infektas variojn kun la geno Ph1 (Otavo), kaj la raso T2 infektas variojn kun la geno Ph2.
En Rusujo preskaŭ ekskluzive T0 troviĝis sur terpomoj; T0 regis sur tomatoj komence de la sezono, sed poste ĝi estis anstataŭigita per la vetkuro T1 (Dyakov et al., 1975, 1994). Post 2000, T1 sur terpomoj en multaj populacioj komencis aperi en la komenco mem de epifitotikoj. En Usono terpomaj trostreĉoj estis nepatogenaj al tomato, same kiel rasoj T0, T1 kaj T2, dum T1 kaj T2 superregis tomatojn (Vartanian & Endo, 1985; Goodwin et al., 1995).
Pariga tipo
Por fari la studon, necesas elproviloj (referenco) kun konataj pariĝaj specoj - A1 kaj A2 -. La testizolato estas inokulita kun ili en paroj en Petri-pladoj kun avena agarmedio. Post kovado dum 10 tagoj, la platoj estas ekzamenitaj pri la ĉeesto aŭ foresto de oosporoj en la medio en la kontaktzono de la trostreĉoj. Estas 4 ebloj: la trostreĉiĝo apartenas al la A1-sekspariĝa tipo, se ĝi formas oosporojn kun la A2-testilo, al A2, se ĝi formas oosporojn kun la A1-testilo, al A1A2, se ĝi formas oosporojn kun ambaŭ testiloj, aŭ estas sterila (00), se ĝi ne formas oosporojn. sen testilo (la lastaj du grupoj maloftas).
Por pli rapide determini la specojn de pariĝado, oni provis identigi regionojn de la genaro asociitaj kun la speco de pariĝado, kun la celo de ilia plua uzo por determini la specon de pariĝado per PCR. Unu el la unuaj sukcesaj eksperimentoj por identigi tian retejon estis farita de usonaj esploristoj (Judelson et al., 1995). Uzante la RAPD-metodon, ili povis identigi la W16-regionon asociitan kun pariĝa tipo en la idoj de du krucaj izolitaĵoj, kaj desegni paron da 24-bp-enkondukoj por ĝia plifortigo (W16-1 (5'-AACACGCACAAGGCATATAAATGTA-3 ') kaj W16-2 (5' -GCGTAATGTAGCGTAACAGCTCTC-3 ') Post limigo de la PCR-produkto kun la limiga enzimo HaeIII, eblis apartigi izolitaĵojn kun paraj tipoj A1 kaj A2.
Alia provo akiri markilojn de PCR por determini la specojn de pariĝado estis entreprenita de koreaj esploristoj (Kim, Lee, 2002). Ili identigis specifajn produktojn per la metodo AFLP. Kiel rezulto, paro da enkondukoj PHYB-1 (antaŭen) (5'-GATCGGATTAGTCAGACGAG-3 ') kaj PHYB-2 (5'-GCGTCTGCAAGGCGCATTTT-3') estis evoluigitaj, permesante selekteman plifortigon de la genarregiono asociita kun la A2-sekspariĝospeco. Poste ili daŭrigis ĉi tiun laboron kaj projektis enkondukojn 5 'AAGCTATACTGGGACAGGGT-3' (INF-1, antaŭen) kaj 5'-GCGTTCTTTCGTATTACCAC-3 '(INF-2), permesante selekteman plifortigon de la regiono Mat-A1, karakteriza por trostreĉoj kun pariĝa tipo A1. La uzo de PCR-diagnozoj de pariĝaj specoj montris bonajn rezultojn dum studado de populacioj de P. infestans en Ĉe Republicio (Mazakova et al., 2006), Tunizio (Jmour, Hamado, 2006), kaj aliaj regionoj. En nia laboratorio (Mytsa, Elansky, neeldonita), 34 P. infestans trostreĉoj izolitaj de malsanaj organoj de terpomo kaj tomato en malsamaj regionoj de Rusio (Kostroma, Rjazan, Astra Astano kaj Moskvaj regionoj) estis analizitaj. La rezultoj de PCR-analizo per specifaj enkondukoj pli ol 90% koincidis kun la rezultoj de la analizo de la pariĝa tipo per la tradicia metodo sur nutra medio.
Tabelo 1. Ŝanĝebleco de rezisto ene de la klono Sib 1 (Elansky et al., 2001)
Ekzemplokolekta loko | Nombro de izolitaj analizoj | Nombro de sentemaj (S), malforte rezistaj (SR) kaj rezistaj (R) trostreĉoj, komputiloj (%) | ||
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. Krasnojarsk | 13 | 12 (92) | 1 (8) | 0 |
Jekaterinburg urbo | 15 | 8 (53) | 1 (7) | 6 (40) |
O. Sahalaleno | 66 | 0 | 0 | 66 (100) |
Omska regiono | 18 | 0 | 0 | 18 (100) |
Metalaxyl-rezisto kiel populacia signo
En la fruaj 1980-aj jaroj, potencaj ekaperoj de malfrua rusto kaŭzitaj de metalaxil-rezistemaj P. infestans trostreĉoj notiĝis en diversaj regionoj. Terpomaj bienoj en multaj landoj suferis gravajn perdojn (Dowley & O'Sullivan, 1981; Davidse et al., 1983; Derevyagina, 1991). Ekde tiam, en multaj landoj de la mondo, konstanta kontrolado de la apero de fenilamid-rezistemaj trostreĉoj en P. infestans populacioj estis farita. Aldone al praktika pritakso de la ebloj pri uzo de drogoj enhavantaj fenilamidojn, konstruante sistemon de protektaj rimedoj kaj antaŭdirante epifitotiojn, rezisto al ĉi tiuj drogoj fariĝis unu el la markaj trajtoj vaste uzataj por kompara analizo de populacioj de ĉi tiu patogeno. Tamen la uzo de rezisto al metalaxil en relativaj populaciaj studoj devas esti efektivigita konsiderante la fakton, ke: 1 - la genetika bazo de rezisto ankoraŭ ne estis precize determinita, 2 - rezisto al metalaxyl estas selekte dependa eco, kiu povas ŝanĝiĝi depende de la uzo de fenilamidoj, 3 - malsama la grado de sentemo al metalaxyl-trostreĉoj ene de unu klona linio (tablo. 1).
Spektroj de izozimoj
Izozimaj markiloj estas kutime sendependaj de eksteraj kondiĉoj, montras mendelan heredon kaj estas kodominaj, permesante distingi inter homo- kaj heterozigotoj. La uzo de proteinoj kiel genaj markiloj ebligas identigi ambaŭ grandajn reorganizojn de la genetika materialo, inkluzive de kromosomaj kaj genomaj mutacioj, kaj ununuraj anstataŭigoj de aminoacidoj.
Elektroforetikaj studoj pri proteinoj montris, ke plej multaj enzimoj ekzistas en organismoj en la formo de pluraj frakcioj malsamantaj laŭ elektroforeta movebleco. Ĉi tiuj frakcioj estas la rezulto de kodigado de multoblaj formoj de enzimoj per malsamaj lokusoj (izozimoj aŭ izozimoj) aŭ per malsamaj aleloj de la sama lokuso (alozimoj aŭ aloenzimoj). Tio estas, izozimoj estas malsamaj formoj de unu enzimo. Malsamaj formoj havas la saman katalizan agadon, sed diferencas iomete en unuopaj aminoacidaj anstataŭigoj en la peptido kaj zorge. Tiaj diferencoj malkaŝiĝas dum elektroforezo.
Studante cepojn de P. infestans, la spektroj de izoenzimoj de du proteinoj, peptidazo kaj glukozo-6-fosfata izomerazo, estas uzataj (ĉi tiu enzimo estas monomorfa en rusaj loĝantaroj; tial metodoj de ĝia studo ne estas prezentitaj en ĉi tiu laboro). Por apartigi ilin en izozimojn en elektra kampo, proteinaj preparoj izolitaj de la studitaj organismoj estas aplikataj al ĝela plato metita en elektra kampo. La rapideco de disvastigo de individuaj proteinoj en la ĝelo dependas de la ŝarĝo kaj molekula pezo; tial, en kampo, la miksaĵo de proteinoj estas apartigita en individuajn frakciojn, kiuj videblas per specialaj tinkturoj.
La studo de peptidazaj izoenzimoj estas efektivigita sur celulozo-acetato, amelo aŭ poliakrilamidaj ĝeloj. La plej oportuna estas la metodo bazita sur la uzo de celulozaj acetataj ĝeloj fabrikitaj de Helena Laboratories Inc. Ĝi ne postulas grandajn kvantojn de testaj materialoj, ĝi permesas akiri kontrastajn bandojn sur la ĝelo post elektroforezo por ambaŭ enzimaj lokusoj, ĝia efektivigo ne postulas grandan tempon kaj materialajn kostojn (Fig. 2).
Malgranda peco de micelo estas transdonita en 1,5 ml-mikrotubon, aldonas al ĝi 1-2 gutojn da distilita akvo. Post tio la specimeno homogeniĝas (ekzemple per elektra borilo kun plasta akcesoraĵo taŭga por mikrotubo) kaj sedimentiĝas 25 sekundojn per centrifugilo je 13000 rpm. 8 μl de ĉiu mikrotubo. la supernatant estas transdonita al la aplika plato.
La celulosa acetata ĝelo estas elprenita el la bufra ujo, makulita inter du folioj de filtrila papero kaj metita kun la labortavolo sur la plastan bazon de la aplikilo. La solvo de la plato estas transdonita de la aplikilo sur la ĝelon 2-4 fojojn. La ĝelo estas transdonita al elektroforeza ĉambro,
Tabelo 2. La konsisto de la solvo uzata por makuli celulozan acetatan ĝelon en la analizo de peptidazaj izoenzimoj, guto da farbo (bromofenola bluo) estas metita sur la randon de la ĝelo.
TRIS HCl, 0,05M, Ph 8,0 2 ml
Peroksidazo, 1000 U / ml 5 gutoj
o-dianisidino, 4 mg / ml 8 gutoj
MgCl2, 20 mg / ml 2 gutoj
Gly-Leu, 15 mg / ml 10 gutoj
L-aminoacida oksidazo, 20 u / ml 2 gutoj
Elektroforezo efektivigas dum 20 minutoj. je 200 V. Post elektroforezo, la ĝelo estas transdonita al pentra tablo kaj farbita per speciala pentra solvo (Tabelo 2). 10 ml da 1,6% -DIFCO-agaro antaŭfandiĝas en mikroonda forno, malvarmetigita ĝis 60 ° C, post kio 2 ml de agaro estas miksitaj kun farba miksaĵo kaj verŝitaj sur ĝelon. Strioj aperas ene de 15-20 minutoj. La L-aminoacida oksidazreaganto estas aldonita ĵus antaŭ miksado de la solvaĵo kun fandita agaragaro.
En rusaj populacioj, la lokuso Pep 1 estas reprezentata de gentipoj 100/100 kaj 92/100. Homozigoto 92/92 estas ege malofta (ĉirkaŭ 0,1%). Locus Rehr 2 estas reprezentata de tri gentipoj 100/100, 100/112 kaj 112/112, kaj ĉiuj 3 variantoj estas sufiĉe oftaj (Elanky kaj Smirnov, 2003, Fig. 2).
Genoma esplorado
Limiga fragmenta longo-polimorfismo kun posta hibridiĝo (RFLP-RG 57)
La totala DNA estas traktata per limiga enzimo Eco R1, la DNA-fragmentoj estas apartigitaj per elektroforezo en agarosa ĝelo. Nuklea DNA estas tre granda kaj havas multajn ripetajn sekvencojn; tial malfacilas rekte analizi la multajn fragmentojn akiritajn per la ago de restriktaj enzimoj. Tial, la DNA-fragmentoj apartigitaj en la ĝelo estas transdonitaj al speciala membrano kaj uzataj por hibridiĝo per la sondilo RG 57, kiu inkluzivas nukleotidojn markitajn per radioaktivaj aŭ fluoreskaj etikedoj. Ĉi tiu enketo hibridiĝas kun ripetaj genomaj sekvencoj (Goodwin et al., 1992; Forbes et al., 1998). Post bildigo de la rezultoj de hibridiĝo sur malpeza aŭ radioaktiva materialo, multi-lokusa hibridiga profilo (fingrospuro) akiriĝas, reprezentata de 25-29 fragmentoj (Forbes et al., 1998). Neseksaj (klonaj) idoj havos la samajn profilojn. Laŭ la aranĝo de la bandoj sur la elektroforetogramo, oni povas juĝi la similecojn kaj diferencojn de la komparitaj organismoj.
Mitokondriaj DNA-haplotipoj
En la plej multaj eŭkariotaj ĉeloj, mtDNA estas prezentita en la formo de duoble-senhelpa cirkla DNA-molekulo, kiu, male al la atomkromosomoj de eŭkariotaj ĉeloj, reproduktas duon-konservative kaj ne estas rilata al proteinmolekuloj.
La mitokondria genaro de P. infestans estis sekvencita, kaj kelkaj verkoj estis dediĉitaj al la analizo de restriktaj fragmentaj longoj (Carter et al, 1990, Goodwin, 1991, Gavino, Fry, 2002). Post kiam Griffith kaj Shaw (1998) evoluigis simplan kaj rapidan metodon por determini mtDNA-haplotipojn, ĉi tiu signo fariĝis unu el la plej popularaj en studoj de P. Infestans. La esenco de la metodo konsistas en sinsekva plifortigo de du mitokondriaj DNA-fragmentoj (de la komuna genaro) kun enkondukoj F2-R2 kaj F4-R4 (Tabelo 3) kaj ilia posta limigo kun limigaj enzimoj MspI (unua fragmento) kaj EcoR1 (dua fragmento). La metodo permesas identigi 1 haplotipojn: Ia, IIa, Ib, IIb. Tipo II diferencas de tipo I per la ĉeesto de enigaĵo de 2 bp kaj malsama loko de limigaj ejoj en la regionoj P4 kaj P1881 (Fig. 2).
Ekde 1996, inter la trostreĉoj kolektitaj sur la teritorio de Rusio, nur haplotipoj Ia kaj IIa estis notitaj (Elansky et al., 2001, 2015). Ili identigeblas post apartigo de limigaj produktoj kun enkonduko F2-R2 en elektra kampo (Fig. 4, 5). Specoj de mtDNA estas uzataj en kompara analizo de trostreĉoj kaj populacioj. En kelkaj studoj, specoj de mitokondria DNA estis uzataj por izoli klonajn liniojn kaj pasportigi izolitojn de P. infestans (Botez et al., 2007; Shein et al., 2009). Uzante la metodon PCR-RFLP, oni konkludis, ke mtDNA estas heterogena en la sama cepo de P. infestans (Elansky kaj Milyutina, 2007). Plifortigaj kondiĉoj: 1x (500 sek. 94 ° C), 40x (30 sek. 90 ° C, 30 sek. 52 ° C, 90 sek. 72 ° C); 1x (5 min. 72 ° C). Reagmiksaĵo: (20 μl): 0,2 U Taq DNA polimerazo, 1x 2,5 mM MgCl2-Taq bufro, 0,2 mM ĉiu dNTP, 30 pM enkonduko kaj 5 ng de la analizita DNA, dejonigita akvo - ĝis 20 μl.
Limigo de la PCR-produkto efektivigas dum 4-6 horoj kun temperaturo de 37 ° C. Limiga miksaĵo (20 μl): 10x MspI (2 μl), 10x restrikta bufro (2 μl), deionigita akvo (6 μl), produkto PCR (10 μl).
Tabelo 3. Enkondukoj uzataj por plifortigo de polimorfaj regionoj de mtDNA
Lokuso | Unua | Unua longo kaj lokigo | PCR-produkta longo | Restriktigi |
---|---|---|---|---|
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 |
Hazarda enkonduka plifortigo (RAPD)
Dum efektivigo de RAPD, unu enkonduko estas uzata (kelkfoje pluraj enkondukoj samtempe) kun arbitra nukleotida sinsekvo, kutime 10 nukleotidoj en longo, kun alta enhavo (de 50%) de GC-nukleotidoj kaj malalta kalkiĝa temperaturo (ĉirkaŭ 35 ° C). Tiaj enkondukoj "alteriĝas" sur multaj komplementaj lokoj en la genaro. Post plifortigo, granda nombro da ampliconoj akiriĝas. Ilia nombro dependas de la uzata (j) enkonduko (j) kaj de la reagaj kondiĉoj (koncentriĝo de MgCl2 kaj temperado de kalcinado).
Bildigo de ampliconoj efektivigas per distilado en poliakrilamido aŭ agarosa ĝelo. Dum plenumado de RAPD-analizo, necesas zorge kontroli la purecon de la analizita materialo, ĉar poluado kun aliaj vivantaj objektoj povas kaŭzi signifan kreskon en la nombro de artefaktoj, kiuj estas sufiĉe multaj eĉ en la analizo de pura materialo (Perez et al, 1998). La uzo de ĉi tiu metodo en la studo de la genaro de P. infestans reflektas en multaj verkoj (Judelson, Roberts, 1999, Ghimire et al., 2002; Carlisle et al., 2001). La elekto de reagaj kondiĉoj kaj enkondukoj (51 10-nukleotidaj enkondukoj estis studitaj) estas donita en la artikolo de Abu-El Samen kaj aliaj, (2003).
Mikrosatelita Ripeta Analizo (SSR)
Mikrosatelitaj ripetoj (simplaj sekvencaj ripetoj, SSR) estas tandeme ripetitaj mallongaj sekvencoj de 1-3 (kelkfoje ĝis 6) nukleotidoj ĉeestantaj en la nukleaj genaroj de ĉiuj eŭkariotoj. La nombro de sinsekvaj ripetoj povas varii de 10 al 100. Mikrosatelitaj lokusoj okazas kun sufiĉe alta ofteco kaj estas pli malpli egale distribuitaj tra la genaro (Lagercrantz et al., 1993). Polimorfismo de mikrosatelitaj sekvencoj rilatas al diferencoj en la nombro da ripetoj de la baza motivo. Mikrosatelitaj markiloj estas kodominaj, kio ebligas uzi ilin por analizi la loĝantaran strukturon, determini parencecon, gentipajn migradajn vojojn, ktp. Inter aliaj avantaĝoj de ĉi tiuj markiloj, oni devas rimarki ilian altan polimorfismon, bonan reprodukteblecon, neŭtralecon kaj la kapablon fari aŭtomatan analizon kaj taksadon. Analizo de polimorfismo de mikrosatelitaj ripetoj efektivigas per PCR-plifortigo uzante enkondukojn komplementajn al unikaj sekvencoj laŭ flankaj mikrosatelitaj lokusoj. Komence, la analizo estis farita kun la disiĝo de la reagaj produktoj sur poliakrilamida ĝelo. Poste, dungitoj de Applied Biosystems proponis uzi fluoreske etikeditajn enkondukojn kun detekto de reagaj produktoj per aŭtomata lasera detektilo (Diehl et al., 1990), kaj tiam normaj aŭtomataj DNA-sekvenciloj (Ziegle et al., 1992). Etikedado de enkondukoj kun diversaj fluoreskaj tinkturoj ebligas analizi plurajn markilojn samtempe sur unu leno kaj, sekve, signife pliigi la produktivecon de la metodo kaj pliigi la precizecon de la analizo.
La unuaj publikaĵoj dediĉitaj al la uzo de SSR-analizo por la studo de P. infestans aperis en la fruaj 2000-aj jaroj. (Knapova, Gisi, 2002). Ne ĉiuj markiloj proponitaj de la aŭtoroj montris sufiĉan gradon de polimorfismo, tamen du el ili (4B kaj G11) estis inkluzivitaj en la aro de 12 SSR-markiloj proponitaj de Lees et al. (2006) kaj poste adoptitaj de la esplorreto Eucablight (www.eucablight .org) kiel normo por P. infestans. Kelkajn jarojn poste, studo estis publikigita pri la kreado de sistemo por multipleksa analizo de P. infestans DNA bazita sur ok SSR-markiloj (Li et al., 2010). Fine, post taksi ĉiujn antaŭe proponitajn markilojn kaj elekti la plej informajn el ili, kaj ankaŭ optimumigi enkondukojn, fluoreskajn etikedojn kaj plifortigajn kondiĉojn, la sama grupo de aŭtoroj prezentis sistemon de unupaŝa plurkineja analizo, inkluzive de 12 markiloj (Tabelo 4; Li et al. , 2013a). La enkondukoj uzataj en ĉi tiu sistemo estis elektitaj kaj etikeditaj per unu el kvar fluoreskaj signoj (FAM, VIC, NED, PET) tiel ke la gamoj de la alelaj grandecoj de enkondukoj kun la samaj etikedoj ne interkovris.
La aŭtoroj faris la analizon per amplifilo PTC200 (MJ Research, Usono) per QIAGEN-plurkomputilaj PCR-iloj aŭ QIAGEN Typeit Microsatellite PCR-iloj. La volumo de la reakcia miksaĵo estis 12.5 μL. La amplifaj kondiĉoj estis jenaj: por QIAGEN-plurkomputila PCR: 95 ° C (15 min), 30x (95 ° C (20 sek), 58 ° C (90 sek), 72 ° C (60 sek), 72 ° C (20 min); por 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.).
Apartigo kaj bildigo de PCR-produktoj estis faritaj per aŭtomata ABI3730-kapilara DNA-analizilo (Applied Biosystems).
Tabelo 4. Karakterizaĵoj de 12 normaj SSR-markiloj uzataj por la genotipado de P. Infestans (Li et al., 2013a)
nomo | Nombro de aleloj | Grandeco gamo aleloj (bp) | Unuaĵoj |
PiG11 | 13 | 130-180 | F: NED-TGCTATTTATCAAGCGTGGG R: GTTTTCAATCTGCAGCCGTAAGA |
Pi02 | 4 | 255-275 | F: NED-ACTTGCAGAACTACCGCCC R: GTTTGACCACTTTCCTCCGGTTC |
PinfSSR11 | 4 | 325-360 | F: NED-TTAAGCCACGACATGAGCTG R: GTTTAGACAATTGTTTTGTGGTCGC |
D13 | 16 | 100-185 | FAM-TGCCCCCTGCTCACTC R: GCTCGAATTCATTTTCAGACTTG |
PinfSSR8 | 4 | 250-275 | FAM-AATCTGATCGCAACTGAGGG R: GTTTACAAGATACACACGTCGCTCC |
PinfSSR4 | 7 | 280-305 | FAM-TCTTGTTCGAGTATGGGCGACG R: GTTTCACTTCGGGAGAAAGGCTTC |
Pi04 | 4 | 160-175 | F: VIC-AGCGGCTTTACCGATGG R: GTTTCAGCGGCTGTTTCGAC |
Pi70 | 3 | 185-205 | F: VIC-ATGAAAATACGTCAATGCTCG R: CGTTGGATATTTCTATTTCTTCG |
PinfSSR6 | 3 | 230-250 | F: GTTTTGGTGGGGCTGAAGTTTT R: VIC-TCGCCACAAGATTTATTCCG |
Pi63 | 3 | 265-280 | F: VIC-ATGACGAAGATGAAAGTGAGG R: CGTATTTTCCTGTTTATCTAACACC |
PinfSSR2 | 3 | 165-180 | F: PET-CGACTTCTACATCAACCGGC R: GTTGCTTGGACTGCGTCTTTAGC |
Pi4B | 5 | 200-295 | F: PET-AAAATAAAGCCTTTGGTTCA R: GCAAGGCGAGGTTTGTAGATT |
Ekzemplo de bildigado de la analizrezultoj estas montrita en Fig. 6. La rezultoj estis analizitaj per programaro GeneMapper 3.7 komparante la akiritajn datumojn kun la datumoj de konataj izolitaĵoj. Por faciligi la interpreton de la analizaj rezultoj, necesas enmeti 1-2 referencajn izolitaĵojn kun konata gentipo en ĉiu studo.
La proponita esplormetodo estis provita sur signifa nombro da kampaj specimenoj, post kiuj la aŭtoroj faris normigon de protokoloj inter laboratorioj de du organizaĵoj, la James Hutton Institute (Britio) kaj Wageningen University & Research (Nederlando), kiuj, kune kun la eblo uzi normajn FTA-kartojn por simpligita kolekto kaj sendo de DNA-specimenoj de P. infestans permesis al ni paroli pri la ebleco de komerca uzo de ĉi tiu evoluo. Krome, rapida kaj preciza metodo de genotipado de P. infestans-izolitaĵoj per multipleksa SSR-analizo ebligis fari normigitajn studojn pri populacioj de ĉi tiu patogeno tutmonde, kaj la kreon de monda datumbazo pri malfrua rusto kadre de la projekto Eucablight (www.eucablight.org), inkluzive , inkluzive de la rezultoj de mikrosatelita analizo, ebligis spuri la aperon kaj disvastiĝon de novaj gentipoj tra la mondo.
Plifortigita restrikta fragmentolonga polimorfismo (AFLP). AFLP (plifortigita polimorfismo de longa longo) estas teknologio por generi hazardajn molekulajn markilojn per specifaj enkondukoj. En AFLP, DNA estas traktata kun kombinaĵo de du limigaj enzimoj. Specifaj adaptiloj estas ligitaj al la gluecaj finoj de la restriktaj fragmentoj.
Ĉi tiuj fragmentoj tiam plifortiĝas uzante kombinaĵojn komplementajn al la adapta vico kaj limiga loko, kaj aldone portante unu aŭ plurajn hazardajn bazojn ĉe siaj 3 '-finoj. La aro de fragmentoj akiritaj dependas de limigaj enzimoj kaj hazarde elektitaj nukleotidoj ĉe la 3'-finoj de la enkondukoj (Vos et al., 1995). AFLP - genotipado estas uzata por rapide studi la genetikan variadon de diversaj organismoj.
Detala priskribo de la metodo estas donita en la verkoj de Mueller, Wolfenbarger, 1999, Savelkoul kaj aliaj, 1999. Multaj laboroj komparantaj la rezolucion de metodoj AFLP kaj SSR estis faritaj de ĉinaj esploristoj. Oni studis la fenotipajn kaj genotipajn karakterizaĵojn de 48 izolitaj P. infestans kolektitaj en kvin regionoj de Norda Ĉinio. Surbaze de AFLP-spektroj, ok malsamaj DNA-gentipoj estis identigitaj, kontraste al SSR-gentipoj, por kiuj neniu diverseco estis rivelita (Guo et al., 2008).
Plifortigo kun enkondukoj homologaj al sekvencoj de movaj elementoj
Markiloj derivitaj de sekvencoj de retrotransponoj estas tre oportunaj por genetika mapado, la studo de genetika diverseco kaj evoluaj procezoj (Schulman, 2006). Se enkondukoj fariĝas por kompletigi la stabilajn sekvencojn de iuj moveblaj elementoj, eblas plifortigi la genomajn regionojn situantajn inter ili. En studoj pri la kaŭza agento de malfrua rusto, la metodo por plifortigi genomajn regionojn uzante enkondukon komplementan al la kerna sinsekvo de la SINE (Mallonga Intermetita Nuklea Elemento) retroazono estis sukcese uzata (Lavrova kaj Elansky, 2003). Uzante ĉi tiun metodon, diferencoj estis malkaŝitaj eĉ ĉe senseksaj idoj de unu izolita. Tiurilate oni konkludis, ke la metodo inter-SINE-PCR estas tre specifa kaj la rapideco de movado de SINE-elementoj en la genaro Phytophthora estas alta.
En la genaro de P. infestans, 12 familioj de mallongaj retrotransponoj (SINEoj) estis identigitaj; la specia distribuado de mallongaj retrotransponoj estis esplorita, elementoj (SINEoj) estis identigitaj, kiuj troviĝas en la genaro de nur P. infestans (Lavrova, 2004).
Ecoj de la apliko de metodoj de kompara studo de trostreĉoj en populaciaj studoj
Kiam vi planas studon, necesas klare kompreni la celojn, kiujn ĝi celas, kaj uzi la taŭgajn metodojn. Tiel, iuj metodoj permesas generi grandan nombron da sendependaj signaj ecoj, sed samtempe havas malaltan reprodukteblecon kaj forte dependas de la uzataj reakciiloj, reagaj kondiĉoj kaj la poluado de la studata materialo. Tial, en ĉiu studo de grupo de trostreĉoj, necesas uzi plurajn normajn (referencajn) izolitaĵojn, sed eĉ en ĉi tiu kazo, la rezultoj de pluraj eksperimentoj estas tre malfacile kombineblaj.
Ĉi tiu grupo de metodoj inkluzivas RAPD, AFLP, InterSSR, InterSINE PCR. Post plifortigo, granda nombro da DNA-fragmentoj de malsamaj grandecoj akiriĝas. Estas konsilinde uzi tiajn te techniquesnikojn, se necesas establi diferencojn inter proksime rilataj trostreĉoj (gepatraj idoj, sovaĝaj tipo-mutaciuloj, ktp.), Aŭ en kazoj, kie necesas detala analizo de malgranda specimeno. Tiel, la metodo AFLP estas vaste uzata en genetika mapado de P. infestans (van der Lee et al., 1997) kaj en intrapopulaj studoj (Knapova, Gisi, 2002, Cooke et al, 2003, Flier et al, 2003). Tiaj metodoj ne taŭgas uzi dum kreado de datumbazoj de trostreĉoj, ĉar estas praktike neeble unuigi la kalkuladon de rezultoj dum analizo en malsamaj laboratorioj.
Malgraŭ la ŝajna simpleco kaj rapideco de ekzekuto (izolado de DNA sen bona purigo, plifortigo, bildigo de rezultoj), ĉi tiu grupo de metodoj postulas uzon de speciala metodo por dokumenti la rezultojn: distilado en poliakrilamida ĝelo kun etikeditaj (radioaktivaj aŭ lumaj) enkondukoj kaj posta ekspozicio al lumo aŭ radioaktiva materialo. Konvencia bildigo de etidiumbromida agarosa ĝelo ĝenerale ne taŭgas por ĉi tiuj metodoj ĉar granda nombro da DNA-fragmentoj de diversaj grandecoj povas kunfandiĝi.
Aliaj metodoj, male, permesas al vi generi malmulton de trajtoj kun tre alta reproduktebleco. Ĉi tiu grupo inkluzivas la studon de mitokondriaj DNA-haplotipoj (nur du haplotipoj Ia kaj IIa estas rimarkindaj en Rusujo), pariĝaj specoj (plej multaj izolitaĵoj estas subdividitaj en 2 tipojn: A1 kaj A2, memfekunda SF malofte troviĝas) kaj peptidazaj izozimaj spektroj (du loci Pep1 kaj Pep2 , konsistante el po du izozimoj) kaj glukozo-6-fosfata izomerazo (en Rusujo ne ekzistas ŝanĝebleco por ĉi tiu trajto, kvankam signifa polimorfismo estas rimarkita en aliaj landoj de la mondo). Estas konsilinde uzi ĉi tiujn funkciojn dum analizo de kolektoj, kompilado de regionaj kaj tutmondaj datumbazoj. Kaze de la analizo de izozimoj kaj haplotipoj de mitokondria DNA, eblas tute sen normaj trostreĉoj, dum en la analizo de pariĝaj specoj necesas du testaj izolitaĵoj kun konataj pariĝaj specoj.
La reagokondiĉoj kaj reakciiloj povas nur influi la kontraston de la produkto sur la elektroforetogramo; la manifestiĝo de artefaktoj en tiuj specoj de studoj estas neverŝajna.
Nuntempe la plimulto de populacioj en la eŭropa parto de Rusio estas reprezentata de trostreĉoj de ambaŭ specoj de pariĝado (Tabelo 6), inter ili estas izolitaj kun tipoj Ia kaj IIa de mitokondria DNA (aliaj specoj de mtDNA trovitaj en la mondo ne troviĝis en Rusio post 1993). La spektroj de peptidazaj izozimoj estas reprezentitaj per du gentipoj ĉe la Pep1-lokuso (100/100, 92/92 kaj heterozigoto 92/100, kaj la 92/92-gentipo estas ekstreme rara (<0,3%)) kaj du gentipoj ĉe la Pep-2-lokuso (100/100 , 112/112 kaj heterozigoto 100/112, kun la gentipo 112/112 okazanta malpli ofte ol 100/100, sed ankaŭ sufiĉe ofte).
Ne estis ŝanĝebleco en la spektro de izoenzimoj de glukozo-6-fosfata izomerazo post 1993 (la malapero de la klona linio US-1); ĉiuj studitaj izolitaĵoj havis la gentotipon 100/100 (Elansky kaj Smirnov, 2002).
La tria grupo de metodoj permesas akiri sufiĉan grupon de sendependaj markiloj kun alta reproduktebleco. Hodiaŭ ĉi tiu grupo inkluzivas la enketon RFLP-RG57, kiu produktas 25-29 DNA-fragmentojn de malsamaj grandecoj. RFLP-RG57 uzeblas kaj dum analizo de specimenoj kaj kompilado de datumbazoj. Tamen ĉi tiu metodo multe pli multekostas ol la antaŭaj, ĝi konsumas tempon, kaj postulas sufiĉe grandan kvanton da tre purigita DNA. Tial la esploristo estas devigita limigi la volumon de la testita materialo.
La disvolviĝo de RFLP-RG57 komence de la 90-aj jaroj de la pasinta jarcento signife intensigis studojn pri loĝantaro pri la kaŭzanto de malfrua rusto. Ĝi fariĝis la bazo de la metodo bazita sur la elekto kaj analizo de "Klonaj linioj" (vidu sube). Kune kun RFLP-RG57, sekspariĝo, DNA-fingrospurado (metodo RFLP-RG57), spektroj de peptidazo kaj glukozo-6-fosfata izomerazo izoenzimoj, kaj mitokondria DNA-tipo estas uzataj por identigi klonajn liniojn. Danke al li, ĝi montriĝis al., 1994), oni identigis la anstataŭigon de malnovaj populacioj per novaj (Drenth et al, 1993, Sujkowski et al, 1994, Goodwin et al, 1995a), kaj klonajn genliniojn regantajn en multaj landoj de la mondo. Studoj pri rusaj trostreĉoj uzantaj ĉi tiun metodon montris altan genotipan polimorfismon de la trostreĉoj de la eŭropa parto kaj monomorfismon de la loĝantaroj de la aziaj kaj ekstremorientaj partoj de Rusio (Elansky et al, 2001). Kaj nun ĉi tiu metodo restas la ĉefa en populaciaj studoj de P. infestans. Tamen, ĝia larĝa distribuo malhelpas sian sufiĉe altan koston kaj laboran intensecon en ekzekuto.
Alia esperiga tekniko malofte uzata en studoj de P. infestans estas analizo de mikrosatelita ripeto (SSR). Nuntempe ĉi tiu metodo estas vaste uzata por izoli klonajn liniojn. Por la analizo de trostreĉoj, tiaj fenotipaj markaj trajtoj kiel la ĉeesto de virulencaj genoj por terpomaj varioj (Avdey, 1995, Ivanyuk et al., 2002, Ulanova et al., 2003) kaj tomato estis vaste uzataj (kaj daŭre estas uzataj). Ĝis nun genoj por severeco al terpomaj specoj perdis sian valoron kiel markaj trajtoj por populaciaj studoj pro la apero de la maksimuma (aŭ proksima al ĝi) nombro da virulencaj genoj en la vasta plimulto de izolitaj. Samtempe, la geno de virulenco T1 por tomataj kulturvarioj kun la responda geno Ph1 estas ankoraŭ sukcese uzata kiel markilo (Lavrova et al., 2003; Ulanova et al., 2003).
En multaj studoj, fungicida rezisto estas uzata kiel markilo. Ĉi tiu trajto estas nedezirinda uzi en populaciaj studoj pro la sufiĉe facila apero de rezistaj mutacioj en klonaj linioj post la apliko de metalaxyl- (aŭ mefenoxam-) enhavantaj fungicidojn sur la kampo. Ekzemple, signifaj diferencoj en la nivelo de rezisto estis montritaj ene de la klona linio Sib1 (Elansky et al., 2001).
Tiel, pariĝa tipo, peptidasa izoenzima spektro, mitokondria DNA-tipo, RFLP-RG57, SSR estas la preferataj markaj trajtoj por krei datumajn bankojn kaj etikedi trostreĉojn en kolektoj. Por kompari limigitajn specimenojn, se necesas apliki la maksimuman nombron de markaj trajtoj, vi povas uzi AFLP, RAPD, InterSSR, Inter-SINE PCR (Tabelo 5). Tamen oni devas memori, ke ĉi tiuj metodoj estas malbone reprodukteblaj, kaj en ĉiu individua eksperimento (plifortiga elektroforeza ciklo) necesas uzi plurajn referencajn izolitaĵojn.
Tabelo 5. Komparo de malsamaj metodoj de esplorado de trostreĉoj P. infestans
Kriterio | TS | Isofer-policanoj | MtDNA | RFLP-RG57 | RAPD | ISSR | SSR | AFLP | Rev |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Kvanto da informoj | Н | Н | Н | С | В | В | С | В | В |
Reproduktebleco | В | В | В | В | Н | Н | С | С | С |
Eblo de artefaktoj | Н | Н | Н | Н | В | С | Н | С | В |
kosto de | Н | С | Н | В | Н | Н | Н | С | Н |
Laborintenseco | Н | Н | Н | В | NS * | NS * | Н | С | NS * |
Rapido de analizo ** | В | Н | Н | С | Н | Н | Н | Н | Н |
Noto: H - malalta, C - meza, B - alta; НС * - laborintenso estas malalta kiam oni uzas agarozan ĝelon aŭ aŭtomate
genotipo, meza - per distilado en poliakrilamida ĝelo kun markitaj enkondukoj,
** - ne kalkulante la tempon dediĉitan al kreskado de micelo por izolado de DNA.
Loĝantara strukturo
Klonaj linioj
En la foresto de rekombinigo aŭ ĝia sensignifa kontribuo al la populacia strukturo, la loĝantaro konsistas el certa nombro da klonoj, kies genetikaj interŝanĝoj estas ege maloftaj.
En tiaj populacioj, pli informas studi ne la oftecojn de unuopaj genoj, sed la oftecojn de gentipoj, kiuj havas komunan originon (klonaj stirpoj aŭ klonaj stirpoj) kaj diferencas nur laŭ punktaj mutacioj. Populaciaj studoj de la malfrua rusto-patogeno kaj la analizo de klonaj linioj signife akcelis ekde la apero de la metodo RFLP-RG57 en la fruaj 90-aj jaroj de la pasinta jarcento. Kune kun RFLP-RG57, pariĝa tipo, spektroj de peptidazo kaj glukozo-6-fosfata izomerazo izoenzimoj, kaj mitokondria DNA-speco estas uzataj por identigi klonajn liniojn. La karakterizaĵoj de la plej oftaj klonaj linioj estas montritaj en Tabelo 6.
Klono Usono-1 regis populaciojn ĉie ĝis la fino de la 80-aj jaroj, post kio ĝi komencis esti anstataŭigita per aliaj klonoj kaj malaperis el Eŭropo kaj Nordameriko. Ĝi nun troviĝas en la Malproksima Oriento (Filipinoj, Tajvano, Ĉinio, Japanio, Koreio, Koh kaj aliaj, 1994, Mosa kaj aliaj, 1993), en Afriko (Ugando, Kenjo, Ruando, Goodwin kaj aliaj, 1994, Vega-Sanchez kaj aliaj. al., 2000; Ochwo et al., 2002) kaj en Sudameriko (Ekvadoro, Brazilo, Peruo, Forbes et al., 1997, Goodwin et al., 1994). Neniuj trostreĉoj apartenantaj al la usona-1-linio estis identigitaj nur en Aŭstralio. Ŝajne, P. infestans izolitaĵoj venis al Aŭstralio kun alia migra ondo (Goodwin, 1997).
Klono Usono-6 migris de norda Meksiko al Kalifornio fine de la 70-aj jaroj kaj kaŭzis tie epidemion en terpomoj kaj tomatoj post 32 jaroj sen malsano. Pro sia alta agresemo, ĝi anstataŭis la klonon US-1 kaj ekregis la okcidentan marbordon de Usono (Goodwin et al., 1995a).
La gentipoj US-7 kaj US-8 estis malkovritaj en Usono en 1992, kaj jam en 1994 estis vaste distribuitaj en Usono kaj Kanado. Dum unu kamposezono, klono US-8 povas preskaŭ tute delokigi klonon US-1 en terpomaj intrigoj komence infektitaj per ambaŭ klonoj ĉe egala koncentriĝo (Miller kaj Johnson, 2000).
Klonoj BC-1 ĝis BC-4 estis identigitaj en Brita Kolumbio en malmulto de izolitaĵoj de Goodwin et al., 1995b). Klono Usono-11 disvastiĝis vaste en Usono kaj anstataŭis Usonon-1 en Tajvano. Klonoj JP-1 kaj EC-1, kune kun klono US-1, oftas respektive en Japanio kaj Ekvadoro (Koh et al., 1994; Forbes et al., 1997).
SIB-1 estas klono, kiu regis en Rusujo super vasta teritorio de la Moskva regiono ĝis Sahalaleno. En la Moskva regiono, ĝi estis malkovrita en 1993, kaj iuj kampaj populacioj konsistis ĉefe el trostreĉoj de ĉi tiu klona linio, tre rezistemaj al metalaxil. Post 1993, la tropezo de ĉi tiu klono signife malpliiĝis. Ekster Uralo en 1997-1998, SIB-1 troviĝis ĉie, escepte de haabarovska Teritorio (la klono SIB-2 estas disvastigita tie). La spaca disiĝo de klonoj kun diversaj specoj de pariĝado ekskludas la seksan procezon en Siberio kaj la Malproksima Oriento. En la Moskva regiono, kontraste al Siberio, la loĝantaro estas reprezentata de multaj klonoj; preskaŭ ĉiu izolitaĵo havas unikan multilokan gentipon (Elansky et al., 2001, 2015). Ĉi tiu diverseco ne klarigeblas nur per la importado de cepoj de la fungo de diversaj mondopartoj kun importita semmaterialo. Ĉar ambaŭ specoj de pariĝado okazas en la populacio, eblas ke ĝia diverseco ŝuldiĝas ankaŭ al rekombinado. Tiel, en Brita Kolumbio, la apero de gentipoj BC-2, BC-3 kaj BC-4 estas supozata pro hibridigo de klonoj BC-1 kaj US-6 (Goodwin et al., 1995b). Eblas, ke hibridaj trostreĉoj troviĝas en Moskvaj loĝantaroj. Ekzemple, trostreĉoj MO-4, MO-8 kaj MO-11 heterozigotaj por la PEP-lokuso povas esti hibridoj inter trostreĉoj MO-12, MO-21, MO-22, havantaj la A2-pariĝan tipon kaj homozigotajn por unu alelo de la PEP-lokuso kaj la trostreĉiĝo MO-8, havanta la A1-pariĝan tipon kaj homozigoto por la alia alelo de la lokuso. Kaj se tiel estas, kaj en modernaj loĝantaroj de P. infestans oni emas pliigi la rolon de la seksa procezo, tiam la informa valoro de la analizo de multilokaj klonoj malpliiĝos (Elansky et al., 2001, 2015).
Vario en klonaj linioj
Ĝis la 90-aj jaroj de la 20-a jarcento, la klona linio US-1 estis disvastigita en la mondo. La plej multaj el la kampaj kaj regionaj populacioj konsistis ekskluzive el trostreĉoj kun la usona-1-gentipo. Tamen diferencoj inter la izolitaĵoj ankaŭ estis observitaj, plej verŝajne kaŭzitaj de mutacia procezo. Mutacioj okazis en kaj nuklea kaj mitokondria DNA kaj influis, interalie, la nivelon de rezisto al fenilamidaj drogoj kaj la nombro de virulencaj genoj. Linioj, kiuj diferencas de la originalaj gentipoj per mutacioj, estas indikitaj per aldonaj nombroj post la punkto sekvanta la nomon de la originala gentipo (ekzemple, la usona-mutacia linio de la klona linio US-1.1). Fingrospuraj DNA-linioj Usono-1 kaj Usono-1.5 enhavas akcesorajn liniojn de diversaj grandecoj (Goodwin et al., 1.6a, 1995b); la klona linio US-1995 ankaŭ diferencas de US-6.3 per unu akcesora linio (Goodwin, 6, Tabelo 1997).
En la studo de mitokondria DNA, oni trovis, ke nur tipo 1b-mitokondria DNA troviĝas en la klona linio US-1 (Carter et al., 1990). Tamen, en la studo de trostreĉoj de ĉi tiu klona genlinio el Peruo kaj Filipinoj, oni trovis izolitaĵojn, kies mitokondriaj DNA-specoj diferencis de 1b ĉe ĉeesto de enmetoj kaj forigoj (Goodwin, 1991, Koh et al., 1994).
Tabelo 6. Multilocus-gentipoj de iuj klonaj linioj de P. infestans
nomo | Pariga tipo | Izozimoj | DNA-fingrospuroj | MtDNA-tipo | |
GPI | PEP | ||||
Usona-1 | А1 | 86/100 | 92/100 | 1.0111010110011E + 24 | Ib |
Usona-2 | А1 | 86/100 | 92/100 | 1.0111010010011E + 24 | - |
Usona-3 | А1 | 86/100 | 92/100 | 1.0111000000011E + 24 | - |
Usona-4 | А1 | 100/100 | 92/92 | 1.0111010010011E + 24 | - |
Usona-5 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1.0111010010011E + 24 | - |
Usona-6 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1.0111110010011E + 24 | IIb |
Usona-7 | A2 | 100/111 | 100/100 | 1.0011000010011E + 24 | Ia |
Usona-8 | A2 | 100/111/122 | 100/100 | 1.0011000010011E + 24 | Ia |
Usona-9 | A1 | 100/100 | 83/100 | * | - |
Usona-10 | A2 | 111/122 | 100/100 | - | - |
Usona-11 | A1 | 100/111 | 92/100 | 1.0101110010011E + 24 | IIb |
Usona-12 | A1 | 100/111 | 92/100 | 1.0001000010011E + 24 | - |
Usona-14 | A2 | 100/122 | 100/100 | 1.0000000000011E + 24 | - |
Usona-15 | A2 | 100/100 | 92/100 | 1.0001000010011E + 24 | Ia |
Usona-16 | A1 | 100/111 | 100/100 | 1.0001100010011E + 24 | - |
Usona-17 | A1 | 100/122 | 100/100 | 1.0100010000011E + 24 | - |
Usona-18 | A2 | 100/100 | 92/100 | 1.0001000010011E + 24 | Ia |
Usona-19 | A2 | 100/100 | 92/100 | 1.0101010000011E + 24 | Ia |
EC-1 | A1 | 90/100 | 96/100 | 1.1111010010011E + 24 | IIa |
SIB-1 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0001000110011E + 24 | IIa |
SIB-2 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1.0001000010011E + 24 | IIa |
SIB-3 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.1001010100011E + 24 | IIa |
MO-1 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1.0001000110011E + 24 | IIa |
MO-2 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1.0001000010011E + 24 | Ia |
MO-3 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0101000010011E + 24 | IIa |
MO-4 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1.0101110110011E + 24 | IIa |
MO-5 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0001010010011E + 24 | IIa |
MO-6 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0101010010011E + 24 | Ia |
MO-7 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1.0001000110011E + 24 | IIa |
MO-8 | A1 | 100/100 | 92/92 | 1.0101100010011E + 24 | IIa |
MO-9 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1.0001000010011E + 24 | IIa |
MO-10 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0101100000011E + 24 | Ia |
MO-11 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1.0101010010011E + 24 | Ia |
MO-12 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1.0101010010011E + 24 | Ia |
MO-13 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0101010000011E + 24 | Ia |
MO-14 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.01010010011E + 22 | Ia |
MO-15 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.101110010011E + 23 | Ia |
MO-16 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0001000000011E + 24 | IIa |
MO-17 | A1 | 86/100 | 100/100 | 1.0101010110011E + 24 | Ib |
MO-18 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0101110010011E + 24 | IIa |
MO-19 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0101010000011E + 24 | IIa |
MO-20 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1.0101010000011E + 24 | IIa |
MO-21 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1.0101010000011E + 24 | IIa |
Noto: * - neniuj datumoj.
Tabelo 7. Multilocus-gentipoj kaj iliaj mutaciulaj linioj
nomo | Pariga tipo | | Fingrospuroj de DNA (RG57) | Notoj | |
GPI | PEP-1 | ||||
Usona-1 | А1 | 86/100 | 92/100 | 1011101011001101000110011 | Origina gentipo 1 |
Usona-1.1 | A1 | 86/100 | 100/100 | 1011101011001101000110011 | Mutacio en PEP |
Usona-1.2 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1011101010001101000110011 | Mutacio en RG57 |
Usona-1.3 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1011101001001101000110011 | Mutacio en RG57 |
Usona-1.4 | A1 | 86/100 | 100/100 | 1011101010001101000110011 | Mutacio en RG57 kaj PEP |
Usona-1.5 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1011101011001101010110011 | Mutacio en RG57 |
Usona-6 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1011111001001100010110011 | Origina gentipo 2 |
Usona-6.1 | A1 | 100/100 | 92 /92 | 1011111001001100010110011 | Mutacio en PEP |
Usona-6.2 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1011101001001100010110011 | Mutacio en RG57 |
Usona-6.3 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1011111001011100010110011 | Mutacio en RG57 |
Usona-6.4 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1011011001001100010110011 | Mutacio en RG57 kaj PEP |
Usona-6.5 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1011111001001100010010011 | Mutacio en RG57 |
BR-1 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1011101000001100001111011 | Origina gentipo 3 |
BR-1.1 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1010101000001100001110011 | Mutacio en RG57 |
Estas ankaŭ ŝanĝoj en la spektroj de izozimoj. Kutime ili estas kaŭzitaj de la disfalo de organismo komence heterozigota por ĉi tiu enzimo en homozigotajn. En 1993, sur tomataj fruktoj, ni identigis trostreĉon kun karakterizaĵoj tipaj por US-1: fingrospuro RG57, mitokondria DNA-tipo, kaj 86/100-genotipo por glukozo-6-fosfatizomerazo, sed ĝi estis homozigota (100/100) por la unua peptidasa lokuso anstataŭ 92/100 heterozigoto tipa por ĉi tiu klona linio. Ni nomis la gentipon de ĉi tiu trostreĉiĝo MO-17 (Tabelo 6). La mutaciaj linioj US-1.1 kaj US-1.4 ankaŭ diferencas de US-1 per mutacioj ĉe la unua peptidasa lokuso (Tabelo 7).
Mutacioj kaŭzantaj ŝanĝojn en la nombro da virulencgenoj por terpomaj kaj tomataj specoj estas sufiĉe oftaj. Ili estis notitaj inter izolitaĵoj de la klona linio US-1 en populacioj de Nederlando (Drenth et al., 1994), Peruo (Goodwin et al., 1995a), Pollando (Sujkowski et al., 1991), norda Nordameriko (Goodwin et al., ., 1995b). Diferencoj en la nombro de terpomaj virulencaj genoj ankaŭ rimarkis inter izolitaj klonaj linioj US-7 kaj US-8 en Kanado kaj Usono (Goodwin et al., 1995a), inter izolitaj linioj SIB-1 en azia parto de Rusio (Elansky et al, 2001 ).
Izolaĵoj kun fortaj diferencoj en la niveloj de rezisto al fenilamidaj drogoj estis identigitaj en unuklonaj kampaj populacioj, ĉiuj apartenantaj al la klona linio Sib-1 (Elansky et al, 2001, Tabelo 1). Preskaŭ ĉiuj trostreĉoj de la klona linio US-1 estas tre sentemaj al metalaksilo; tamen tre rezistemaj izolitaĵoj de ĉi tiu linio estis izolitaj en Filipinoj (Koh et al., 1994) kaj en Irlando (Goodwin et al., 1996).
Modernaj loĝantaroj de P. infestans
Mezameriko (Meksiko)
La loĝantaro de P. infestans en Meksiko diferencas rimarkeble de aliaj mondaj loĝantaroj, ĉefe pro sia historia pozicio. Multaj studoj pri ĉi tiu populacio kaj rilataj specioj de P. infestans de la klado Phytophthora, same kiel lokaj specioj de la genro Solanum, kondukis al la konkludo, ke la evoluo de la patogeno en la centra parto de Meksiko okazis kune kun la evoluo de gastigantaj plantoj kaj estis ligita kun seksa rekombinigo (Grünwald, Flier , 2005). Ambaŭ specoj de pariĝado estas reprezentataj en la populacio, kaj en egalaj proporcioj, kaj la ĉeesto de oosporoj en la grundo, sur plantoj kaj tuberoj de terpomoj kaj sovaĝaj rilataj specioj de Solanum konfirmas la ĉeeston de seksa procezo en la populacio (Fernández-Pavía et al., 2002). Lastatempaj studoj pri la Toluca Valo kaj ĝiaj ĉirkaŭaĵoj (la supozata origina centro de la patogeno) konfirmis la altan genetikan diversecon de la loka loĝantaro de P. infestans (134 multilokaj genotipoj en specimeno de 176 specimenoj) kaj la ĉeeston de pluraj diferencigitaj subpopulacioj en la regiono (Wang et al., 2017). Faktoroj kontribuantaj al ĉi tiu diferencigo estas la spaca divido de subpopulacioj karakterizaj por la altebenaĵoj de centra Meksiko, diferencoj en kultivaj kondiĉoj kaj terpomaj varioj uzataj en valoj kaj montoj, kaj la ĉeesto de sovaĝaj tuberecaj Solanum-specioj, kiuj povas funkcii kiel alternativaj gastigantoj (Fry et al. ., 2009).
Tamen oni notu, ke la populacioj de P. infestans en norda Meksiko estas sufiĉe klonaj kaj pli similaj al la nordamerikaj populacioj, kio povas indiki, ke ĉi tiuj estas la novaj gentipoj (Fry et al., 2009).
Nordameriko
La nordamerikaj loĝantaroj de P. infestans ĉiam havis tre simplan strukturon kaj ilia klona karaktero estis establita multe antaŭ la uzo de mikrosatelita analizo. Ĝis 1987 la klona linio US-1 regis en Usono kaj Kanado (Goodwin et al., 1995). Meze de la 70-aj jaroj, kiam aperis fungicidoj bazitaj sur metalaxil, ĉi tiu klono komencis esti anstataŭigita per aliaj pli rezistemaj gentipoj, kiuj migris de Meksiko (Goodwin et al., 1998). Ĝis la fino de la 90-aj jaroj. la usona-8-gentipo tute anstataŭis la usona-1-gentipon en Usono kaj fariĝis la reganta klona linio sur terpomoj (Fry et al., 2009; Fry et al., 2015). La situacio estis malsama ĉe tomatoj, kiuj konstante enhavis plurajn klonajn liniojn, kaj ilia konsisto ŝanĝiĝis de jaro al jaro (Fry et al., 2009).
En 2009, grandskala epidemio de malfrua rusto sur tomatoj eksplodis en Usono. Karakterizaĵo de ĉi tiu pandemio estis ĝia preskaŭ samtempa apero en multaj lokoj en la nordorienta Usono, kaj ĝi rezultis esti asociita kun amasaj vendoj de infektitaj tomataj plantidoj en grandaj ĝardenaj centroj (Fry et al., 2013). La rikoltaj perdoj estis grandegaj. Mikrosatelita analizo de la trafitaj specimenoj malkaŝis, ke la pandemia trostreĉiĝo apartenis al la klona linio US-22 A2-speca pariĝo. En 2009, la parto de ĉi tiu gentipo en la usona loĝantaro de P. infestans atingis 80% (Fry et al., 2013). En postaj jaroj, la proporcio de agresemaj gentipoj US-23 (ĉefe sur tomatoj) kaj US-24 (sur terpomoj) konstante pliiĝis en la populacio, tamen, post 2011, la detekta indico de Usono-24 malpliiĝis signife, kaj ĝis nun, ĉirkaŭ 90% de la patogena populacio en Usono estas reprezentita de la usona-23-gentipo (Fry et al., 2015).
En Kanado, kiel en Usono, fine de la 90-aj jaroj. la reganta gentipo US-1 estis anstataŭita de US-8, kies reganta pozicio restis senŝanĝa ĝis 2008. En 2009-2010. En Kanado, okazis seriozaj malfruaj epidemioj asociitaj kun la vendo de infektitaj tomataj plantidoj, sed ilin kaŭzis la gentipoj US-23 kaj US-8 (Kalischuk et al., 2012). La klara geografia diferencigo de ĉi tiuj gentipoj estis rimarkinda: Usono-23 regis la okcidentajn provincojn de Kanado (68%), dum Usono-8 regis la orientajn provincojn (83%). En postaj jaroj, Usono-23 disvastiĝis al la orientaj regionoj; tamen ĝenerale ĝia parto en la loĝantaro iomete malpliiĝis kontraŭ la fono de la apero de gentipoj Usono-22 kaj Usono-24 en la lando (Peters et al., 2014). Ĝis nun Usono-23 subtenas superregan pozicion tra Kanado; Usono-8 ĉeestas en Brita Kolumbio, dum Usono-23 kaj Usono-24 ĉeestas en Ontario (Peters, 2017).
Tiel, la nordamerikaj loĝantaroj de P. infestans estas ĉefe klonaj linioj. Dum la pasintaj 40 jaroj, la nombro de detektitaj klonaj gentipoj atingis 24. Malgraŭ la fakto, ke trostreĉoj de ambaŭ specoj de pariĝado ĉeestas en la loĝantaro, la probablo de apero de novaj gentipoj rezulte de seksa rekombinado restas sufiĉe malalta. Tamen, en la pasintaj 20 jaroj, pluraj kazoj de apero de efemeraj rekombinaj populacioj estis registritaj (Gavino et al., 2000; Danies et al., 2014; Peters et al., 2014), kaj en unu kazo, la rezulto de kruciĝo estis la gentipo US-11 , kiu enradikiĝis en Nordameriko dum multaj jaroj (Gavino et al., 2000). Ĝis 2009, ŝanĝoj en la strukturo de populacioj estis asociitaj kun la apero de novaj, pli agresemaj gentipoj kun sia posta migrado kaj delokiĝo de antaŭe dominaj antaŭuloj. Kio okazis en 2009-2010 en Usono kaj Kanado, epifitotikoj por la unua fojo montris, ke en la epoko de tutmondiĝo, ekaperoj de la malsano povas esti asociitaj kun la aktiva disvastiĝo de novaj gentipoj vendante infektitan plantadon.
Sudameriko
Ĝis antaŭ nelonge studoj pri sudamerikaj loĝantaroj de P. infestans estis nek regulaj nek grandskalaj. Oni scias, ke la strukturo de ĉi tiuj populacioj estas sufiĉe simpla kaj inkluzivas 1-5 klonajn genliniojn po lando (Forbes et al., 1998). Do, ĝis 1998, la genotipoj US-1 (Brazilo, Ĉilio) BR-1 (Brazilo, Bolivio, Urugvajo, Paragvajo), EC-1 (Ekvadoro, Kolombio, Peruo kaj Venezuelo), AR-1, AR troviĝis sur terpomoj -2, AR-3, AR-4 kaj AR-5 (Argentino), PE-3 kaj PE-7 (suda Peruo). Sekspariĝa tipo A2 ĉeestis en Brazilo, Bolivio kaj Argentino kaj ne troviĝis preter la bolivia-perua limo en la areo de la lago Titikako, malantaŭ kiu la genotipo EC-1 A1 regis en la Andoj. Sur tomatoj, Usono-1 restis la reganta gentipo tra Sudameriko.
La situacio pli-malpli daŭris en la 2000-aj jaroj. Grava punkto estis la malkovro en la Nordaj Andoj ĉe la sovaĝaj kultivantaj terpomaj parencoj (S. brevifolium kaj S. tetrapetalum) de nova klona linio EC-2 de la tipo A2 (Oliva et al., 2010). Filogenetikaj studoj montris, ke ĉi tiu linio ne estas tute identa al P. infestans, kvankam ĝi estas proksime rilata al ĝi, rilate al kiu oni proponis konsideri ĝin, same kiel alian linion, EC-3, izolitan de la tomata arbo S. betaceum kreskanta en la Andoj, nova specio nomata P. andina; tamen la statuso de ĉi tiu specio (sendependa specio aŭ hibrido de P. infestans kun iu ankoraŭ nekonata linio) estas ankoraŭ neklara (Delgado et al., 2013).
Nuntempe ĉiuj sudamerikaj loĝantaroj de P. infestans estas klonaj. Malgraŭ la ĉeesto de ambaŭ specoj de pariĝado, neniuj rekombinaj populacioj estis identigitaj. Ĉe tomatoj, la usona-1-gentipo estas ĉiea, ŝajne delokigita de terpomoj de lokaj trostreĉoj, kies ĝusta origino ankoraŭ estas nekonata. En Brazilo, Bolivio kaj Urugvajo la genotipo BR-1 ĉeestas; en Peruo, kune kun US-1 kaj EC-1, ekzistas pluraj aliaj lokaj gentipoj. En la Andoj, la dominan pozicion konservas la klona linio EC-1, kies rilato kun la ĵus malkovrita P. andina restas nekonata. La sola "malstabila" loko, kie por la periodo 2003-2013. estis signifaj ŝanĝoj en la loĝantaro, fariĝis Ĉilio (Acuña et al., 2012), kie en 2004-2005. la patogena loĝantaro karakteriziĝis per rezisto al metalaxilo kaj nova mitokondria DNA-haplotipo (Ia anstataŭ la antaŭe ĉeestanta Ib). 2006 ĝis 2011 En la loĝantaro regis genotipo 21 (laŭ SSR), kies parto atingis 90%, post kio la palmo pasis al gentipo 20, kies ofteco de apero en la venontaj du jaroj estis ĉirkaŭ 67% (Acuña, 2015).
Eŭropo
En la historio de Eŭropo okazis almenaŭ du migradaj ondoj de P. infestans el Nordameriko: en la 1a jarcento. (HERB-1) kaj frua 70-a jarcento (US-1). La ĉiea distribuo de fungicidoj enhavantaj metalaxil en la XNUMX-aj jaroj. kaŭzis la delokiĝon de la reganta gentipo US-XNUMX kaj ĝian anstataŭigon per novaj gentipoj. Rezulte, en plej multaj okcidenteŭropaj landoj, populacioj de la patogeno estis reprezentitaj ĉefe per pluraj klonaj linioj.
La uzo de mikrosatelita analizo por la analizo de patogenaj populacioj ebligis identigi seriozajn ŝanĝojn okazintajn en Okcidenta Eŭropo en 2005-2008-a En 2005, nova klona linio estis malkovrita en la UK, nomita 13_A2 (aŭ "Blua 13") kaj karakterizita per la A2-sekspariĝo. , alta agresemo kaj rezisto al fenilamidoj (Shaw et al., 2007). La sama gentipo estis trovita en specimenoj kolektitaj en 2004 en Nederlando kaj norda Francio, sugestante ke ĝi migris al Britio el kontinenta Eŭropo, eble kun semaj terpomoj (Cooke et al., 2007). La studo de la genaro de reprezentantoj de ĉi tiu klona linio montris altan gradon de polimorfismo de sia sinsekvo (antaŭ 2016, la nombro de ĝiaj subklonaj variaĵoj atingis 340) kaj signifan gradon de variado en la nivelo de gena esprimo, inkl. efektaj genoj dum plantinfekto (Cooke et al., 2012; Cooke, 2017). Ĉi tiuj trajtoj, kune kun la pliigita daŭro de la biotrofa fazo, povus kaŭzi pli grandan agresemon de 13_A2 kaj ĝian kapablon infekti eĉ terpomajn specojn rezistantajn al malfrua rusto.
En la sekvaj jaroj, la gentipo rapide disvastiĝis tra la landoj de Nordokcidenta Eŭropo (Britio, Irlando, Francio, Belgio, Nederlando, Germanio) kun la samtempa delokiĝo de la antaŭe regantaj gentipoj 1_A1, 2_A1, 8_A1 (Montarry et al., 2010; Gisi et al. , 2011; Van den Bosch et al., 2011; Cooke, 2015; Cooke, 2017). Laŭ la retejo www.euroblight.net, la parto de 13_A2 en la loĝantaroj de ĉi tiuj landoj atingis 60-80% kaj pli; la ĉeesto de ĉi tiu gentipo ankaŭ estis registrita en iuj landoj de Orienta kaj Suda Eŭropo. Tamen en 2009-2012. 13_A2 perdis siajn regajn poziciojn en Britio kaj Francio, cedante al la linio 6_A1 (8_A1 en Irlando), kaj en Nederlando kaj Belgio ĝi estis parte anstataŭigita per gentipoj 1_A1, 6_A1 kaj 33_A2 (Cooke et al., 2012; Cooke, 2017; Stellingwerf, 2017).
Ĝis nun ĉirkaŭ 70% de la okcidenteŭropa loĝantaro de P. infestans estas unuklona. Laŭ la retejo www.euroblight.net, la dominaj gentipoj en la landoj de Nordokcidenta Eŭropo (Britio, Francio,
Nederlando, Belgio) restas, proksimume en egalaj proporcioj, 13_A2 kaj 6_A1, ĉi-lasta praktike ne trovebla ekster la specifa regiono (krom Irlando), sed jam havas almenaŭ 58 subklonojn (Cooke, 2017). Varioj 13_A2 ĉeestas en rimarkindaj nombroj en Germanio, kaj ankaŭ sporade estas observataj en la landoj de meza kaj suda Eŭropo. Genotipo 1_A1 konsistigas signifan parton de la loĝantaroj de Belgio kaj parte Nederlando kaj Francio. Genotipo 8_A1 stabiliĝis en la eŭropa loĝantaro je la nivelo de 3-6%, escepte de Irlando, kie ĝi konservas sian gvidan pozicion kaj estas dividita en du subklonojn (Stellingwerf, 2017). Fine, en 2016, oni rimarkis pliiĝon de la ofteco de novaj genotipoj 36_A2 kaj 37_A2, unue registritajn en 2013-2014; ĝis nun tiuj genotipoj troviĝas en Nederlando kaj Belgio kaj parte en Francio kaj Germanio, same kiel en la suda parto de Britio (Cooke, 2017). Ĉirkaŭ 20-30% de la okcidenteŭropa loĝantaro estas reprezentataj de unikaj gentipoj ĉiujare.
Male al Okcidenteŭropo, kiam aperis la genotipo 13_A2, la loĝantaroj de Norda Eŭropo (Svedio, Norvegio, Danio, Finnlando) estis reprezentitaj ne per klonaj linioj, sed per granda nombro da unikaj gentipoj (Brurberg et al.,
2011). Dum la periodo de aktiva disvastiĝo de 13_A2 en Okcidenteŭropo, la ĉeesto de ĉi tiu gentipo en Skandinavio ne estis rimarkita ĝis 2011, kiam ĝi unue estis malkovrita en Nordjutlando (Danio), kie ĉefe industriaj terpomaj specoj kreskas kun la aktiva uzo de metalaxil-entenantaj. fungicidoj (Nielsen et al., 2014). Laŭ www.euroblight.net, genotipo 13_A2 ankaŭ estis detektita en pluraj specimenoj de Norvegio kaj Danio en 2014 kaj en pluraj norvegaj specimenoj en 2016; krome, en 2013, la ĉeesto de gentipo 6_A1 en malgranda kvanto estis rimarkita en Finnlando. La ĉefa kialo de la fiasko de 13_A2 kaj aliaj klonaj linioj en la konkero de Skandinavio estas konsiderata la klimataj diferencoj de ĉi tiu regiono de la landoj de Okcidenta Eŭropo.
Aldone al la fakto, ke malvarmaj someroj kaj malvarmaj vintroj kontribuas al la postvivo de ne tiom da vegetativa micelo kiel oosporoj (Sjöholm et al., 2013), grunda frostado vintre (kiu kutime ne okazas en pli varmaj landoj de Okcidenta Eŭropo) kontribuas al la sinkronigado de ĝosporoj kaj plantado de oosporoj. terpomoj, kio plibonigas ilian rolon kiel fonto de primara infekto (Brurberg et al., 2011). Oni ankaŭ rimarku, ke, en nordaj kondiĉoj, la disvolviĝo de infekto de oosporoj superas la disvolviĝon de tuberoza infekto, kiu finfine malebligas la superregadon de eĉ pli agresemaj, sed poste evoluintaj klonaj linioj (Yuen, 2012). La strukturo de la plej studataj populacioj de P. infestans en la landoj de Orienta Eŭropo (Pollando, la baltaj ŝtatoj) tre similas al tiu en Skandinavio.
Ambaŭ specoj de pariĝado ankaŭ ĉeestas ĉi tie, kaj la granda plimulto de gentipoj determinitaj per SSR-analizo estas unikaj (Chmielarz et al., 2014; Runno-Paurson et al., 2016). Kiel en Norda Eŭropo, la distribuado de klonaj linioj (ĉefe de la genotipo 13_A2) praktike ne influis la lokajn loĝantarojn de la patogeno, kiuj konservas altnivelan diversecon kun la foresto de prononcitaj regantaj linioj.
La ĉeesto de 13_A2 estas foje observata en kampoj kun komercaj terpomaj specoj. En Rusujo la situacio disvolviĝas simile. Mikrosatelita analizo de izolitaj P. infestans kolektitaj en 2008-2011 en 10 malsamaj regionoj de la eŭropa parto de Rusio, montris altan gradon de genotipa diverseco kaj kompletan mankon de koincidoj kun eŭropaj klonaj linioj (Statsyuk et al., 2014). Plurajn jarojn poste, studo pri specimenoj de P. infestans kolektitaj en la regiono de Leningrado en 2013-2014 montris signifajn diferencojn inter ili kaj la gentipoj de ĉi tiu regiono identigitaj en la antaŭa studo. En ambaŭ studoj, okcidenteŭropaj gentipoj ne estis trovitaj (Beketova et al., 2014; Kuznetsova et al., 2016).
La alta genetika diverseco de la orienteŭropaj populacioj de P. infestans kaj la foresto de dominaj klonaj linioj en ili povas ŝuldiĝi al pluraj kialoj. Unue, same kiel en Norda Eŭropo, la klimataj kondiĉoj de la konsiderataj landoj kontribuas al la formado de oosporoj kiel ĉefa fonto de infekto (Ulanova et al., 2010; Chmielarz et al., 2014). Due, signifa proporcio de terpomoj produktitaj en ĉi tiuj landoj kreskas en malgrandaj privataj bienoj, ofte ĉirkaŭitaj de arbaroj aŭ aliaj obstakloj al la libera movado de infekta materialo (Chmielarz et al., 2014). Kutime terpomoj kultivitaj sub tiaj kondiĉoj praktike ne estas traktataj per chemicalsemiaĵoj, kaj la elekto de varioj baziĝas sur ilia malfrua rezisto, t.e. ne ekzistas selektema premo por agresemo kaj rezisto al metalaxilo, kiu senigas rezistajn genotipojn, kiel 13_A2, de avantaĝoj super aliaj genotipoj (Chmielarz et al., 2014). Fine, pro la eta grandeco de terpecoj, iliaj posedantoj kutime ne praktikas kultivajn rotaciojn, kultivante terpomojn dum jaroj en la sama loko, kio kontribuas al la amasiĝo de genetike diversa inokulo (Runno-Paurson et al., 2016; Elansky, 2015; Elansky et al. ., 2015).
Azio
Ĝis antaŭ nelonge la strukturo de populacioj de P. infestans en Azio restis relative malbone komprenita. Oni sciis, ke ĝi estas reprezentata ĉefe per klonaj linioj, kaj la efiko de seksa rekombinado sur la apero de novaj gentipoj estas tre malgranda. Tiel ekzemple en 1997-1998. En la azia parto de Rusujo (Siberio kaj Malproksima Oriento), la patogena loĝantaro estis reprezentita de nur tri gentipoj kun superregado de la genotipo SIB-1 (Elansky et al., 2001). La ĉeesto de klonaj patogenaj linioj montriĝis en landoj kiel Ĉinio, Japanio, Koreio, Filipinoj kaj Tajvano (Koh et al., 1994; Chen et al., 2009). La klona linio US-1 regis super granda teritorio de Azio fine de la 90-aj jaroj - fruaj 2000-aj jaroj. preskaŭ ĉie komencis esti anstataŭigita per aliaj gentipoj, kiuj siavice cedis lokon al novaj. Plejofte, ŝanĝoj en la strukturo kaj konsisto de populacioj en aziaj landoj estis asociitaj kun la migrado de novaj gentipoj de ekstere. Do, en Japanio, escepte de la JP-3-gentipo, ĉiuj aliaj japanaj gentipoj aperintaj post US-1 (JP-1, JP-2, JP-3) havas pli-malpli pruvitan eksteran originon (Akino et al., 2011) ... Nuntempe estas tri ĉefaj patogenaj populacioj en Ĉinio, kun klara geografia divido; Ekzistas neniu aŭ tre malforta genfluo inter ĉi tiuj populacioj (Guo et al., 2010; Li et al., 2013b). Genotipo 13_A2 aperis sur la teritorio de Ĉinio en ĝiaj sudaj provincoj (Junano kaj Siĉuano) en 2005-2007, kaj en 2012-1014. estis vidita ankaŭ en la nordoriento de la lando (Li et al., 2013b). En Barato, 13_A2 aperis supozeble samtempe kiel en Ĉinio, plej verŝajne kun sepsaj terpomoj (Chowdappa et al., 2015), kaj en 2009-2010. kaŭzis gravan epifiton de malfrua rusto sur tomato en la sudo de la lando, post kio ĝi disvastiĝis al terpomoj kaj en 2014 kaŭzis eksplodon de malfrua rusto en Okcidenta Bengalio, kiu kaŭzis la ruinon kaj memmortigon de multaj lokaj farmistoj (Fry, 2016).
Afriko
Ĝis 2008-2010 sistemaj studoj pri P. infestans en afrikaj landoj ne estis faritaj. Nuntempe la afrikaj loĝantaroj de P. infestans povas esti dividitaj en du grupojn, kaj ĉi tiu divido klare rilatas al tio, ke semaj terpomoj estas importitaj el Eŭropo.
En Nordafriko, kiu aktive importas semterpomojn el Eŭropo, la pariĝa tipo A2 estas vaste reprezentata en preskaŭ ĉiuj regionoj, kio donas teorian eblon de apero de novaj gentipoj kiel rezulto de seksa rekombinado (Corbière et al., 2010; Rekad et al., 2017). Krome, en Alĝerio, la ĉeesto de gentipoj 13_A2, 2_A1 kaj 23_A1 rimarkiĝas kun prononcita regado de la unua el ili, kaj ankaŭ laŭpaŝa malpliigo de la proporcio de unikaj gentipoj por kompleta malapero (Rekad et al., 2017). Kontraste al la resto de la regiono, en Tunizio (escepte de la nordoriento de la lando), la patogena loĝantaro estas reprezentata ĉefe de la tipo de pariĝado A1 (Harbaoui et al., 2014).
La klona linio NA-01 regas ĉi tie. Ĝenerale la proporcio de klonaj linioj en la loĝantaro estas nur 43%. En Orienta kaj Suda Afriko, kie la kvanto de semaj importadoj estas tre malgranda (Fry et al., 2009), P. infestans estas reprezentata de nur du klonaj A1-tipaj linioj, US-1 kaj KE-1, kaj ĉi-lasta aktive delokigas la unuan sur terpomoj Pule et al., 2012; Njoroge et al., 2016). Ĝis nun ambaŭ ĉi tiuj gentipoj havas rimarkindan nombron da subklonaj variaĵoj.
Aŭstralio
La unua raporto pri malfrua rusto sur terpomoj en Aŭstralio devenas de 1907, kaj la unua epifitotio, supozeble kaŭzita de pluvegoj en la someraj monatoj, okazis en 1909-1911. (Drenth et al., 2002). Ĝenerale tamen malfrua rusto havas neniun signifan ekonomian signifon por la lando. Sporadaj ekaperoj de malfrua rusto, provokitaj de vetercirkonstancoj, kiuj donas altan humidecon, ne okazas pli ofte ol unufoje ĉiujn 5-7 jarojn kaj estas lokalizitaj ĉefe en norda Tasmanio kaj centra Viktorio. Lige kun ĉi-supraj, publikaĵoj dediĉitaj al la studo de la strukturo de la aŭstralia loĝantaro de P. infestans preskaŭ forestas. La plej novaj disponeblaj informoj estas de 1998-2000. (Drenth et al., 2002). Laŭ la aŭtoroj, la loĝantaro de la ŝtato Viktorio estis klona genlinio Usono-1.3, kiu nerekte konfirmis la migradon de ĉi tiu gentipo el Usono. La tasmaniaj specimenoj estis klasifikitaj kiel AU-3, diferencaj de la gentipoj, kiuj ĉeestis tiutempe en aliaj mondopartoj.
Ecoj de la disvolviĝo de malfrua rusto en Rusujo
En Eŭropo, infekto enkondukita kun malsanaj semtuberoj, oosporoj, kiuj travintris en la grundo, kaj ankaŭ zoosporangio alportita de la vento el plantoj kreskitaj el travintraj tuberoj en la kampoj de la pasinta jaro ("volontulaj" plantoj), aŭ sur amasoj da mortigitaj legosigno por stokado de tuberoj. El tiuj, plantoj kreskigitaj sur amasoj de forĵetitaj tuberoj estas konsiderataj la plej danĝera fonto de infekto. tie, la nombro de ŝositaj tuberoj ofte estas signifa, kaj zoosporangio povas esti portata de ili sur longaj distancoj. La resto de la fontoj (oosporoj, "volontulaj" plantoj) ne estas tiel danĝeraj, ĉar ne kutimas kultivi plantojn en la samaj kampoj pli ofte ol unufoje ĉiun 3-4 jarojn. Infekto de malsanaj semtuberoj ankaŭ estas minimuma pro bona semokvalita sistemo.
Ĝenerale la kvanto de inokulo en eŭropaj populacioj estas limigita, kaj tial la pliiĝo de la epidemio estas iom malrapida kaj povas esti sukcese kontrolita per kemiaj fungicidaj preparoj. La ĉefa tasko en eŭropaj kondiĉoj estas la batalo kontraŭ infekto en la fazo, kiam komenciĝas la amasa disvastigo de zoosporangio de infektitaj plantoj.
En Rusujo la situacio estas radikale alia. La plej granda parto de la terpoma kaj tomata kultivaĵo estas kultivata en malgrandaj privataj ĝardenoj; protektaj rimedoj aŭ tute ne plenumiĝas sur ili, aŭ fungicidaj traktadoj estas farataj en nesufiĉa nombro kaj komenciĝas post la apero de malfrua rusto sur la suproj. Rezulte, privataj legomĝardenoj funkcias kiel la ĉefa fonto de infekto, de kiu zoosporangio estas portata de la vento al komercaj plantadoj. Tion konfirmas niaj rektaj observoj en regionoj de Moskvo, Brjansk, Kostroma, Rjazan: damaĝo al plantoj en privataj ĝardenoj estas observata eĉ antaŭ la komenco de fungicidaj traktadoj de komercaj plantadoj. Poste, la epidemio en grandaj kampoj estas retenita per la uzo de fungicidaj preparoj, dum en privataj ĝardenoj ekzistas rapida disvolviĝo de malfrua rusto.
Kaze de nedecaj aŭ "buĝetaj" traktadoj de komercaj plantadoj, fokusoj de malfrua rusto ankaŭ aperas en la kampoj; poste ili aktive disvolviĝas, kovrante ĉiam pli grandajn areojn (Elansky, 2015). Infekto en privataj ĝardenoj efikas grave sur epidemioj en komercaj kampoj. En ĉiuj terpom-kultivaj regionoj de Rusio, la areo okupita de terpomoj en privataj ĝardenoj estas plurfoje pli granda ol la suma areo de kampoj de grandaj produktantoj. En tia medio, privataj legomĝardenoj povas esti rigardataj kiel tutmonda inokula rimedo por komercaj kampoj. Ni provu identigi tiujn ecojn, kiuj estas karakterizaj por la gentipoj de trostreĉoj en privataj ĝardenoj.
Plantado de semoj kaj kvarantena kontrolo de varaj terpomoj, tomataj semoj akiritaj de dubindaj eksterlandaj produktantoj, longtempa kultivado de terpomoj kaj tomatoj en la samaj lokoj, nedecaj fungicidaj traktadoj aŭ ilia kompleta foresto kondukas al severaj epifitotioj en la privata sektoro, kies rezulto estas senpaga. krucado, hibridiĝo kaj formado de oporoj en privataj ĝardenoj. Rezulte, tre alta genotipa diverseco de la patogeno estas observata, kiam preskaŭ ĉiu trostreĉiĝo estas unika en sia gentipo (Elansky et al., 2001, 2015). Planti semajn terpomojn de diversaj genetikaj originoj neprobablas, ke aperos klonaj linioj specialigitaj por ataki apartan varion. La trostreĉoj elektitaj en tia kazo distingiĝas per sia multflankeco rilate al la tuŝitaj specoj, la plej multaj el ili havas proksime al la maksimuma nombro da virulencaj genoj. Ĉi tio tre diferencas de la sistemo de "klonaj linioj" tipa por grandaj kampoj de agrikulturaj entreprenoj kun taŭge instalita sistemo de protekto kontraŭ malfrua rusto. "Klonaj linioj" (kiam ĉiuj trostreĉoj de la malfrua patogeno sur la kampo estas reprezentataj de unu aŭ pli da gentipoj) estas ĉieaj en landoj, kie terpomokultivado okazas ekskluzive de grandaj bienoj: Usono, Nederlando, Danio, ktp. En Anglujo, Irlando, Pollando, kie ankaŭ hejmaj parceloj estas tradicie disvastigitaj. terpomo kreskanta, ekzistas ankaŭ pli alta genotipa diverseco en privataj ĝardenoj. Fine de la 20-a jarcento, "klonaj linioj" estis disvastigitaj en la aziaj kaj ege orientaj partoj de Rusio (Elansky et al., 2001), kio ŝajne ŝuldiĝas al la uzo de la samaj specoj de terpomoj ekskluzive por plantado. Lastatempe la situacio en ĉi tiuj regionoj ankaŭ komencis ŝanĝiĝi al pliigo de la genotipa diverseco de loĝantaroj.
La manko de intensaj traktadoj kun fungicidaj preparoj havas alian rektan konsekvencon - ne ekzistas amasiĝo de rezistemaj trostreĉoj en la ĝardenoj. Efektive, niaj rezultoj montras, ke metalaxil-rezistaj trostreĉoj troviĝas signife malpli ofte en privataj ĝardenoj ol en komercaj plantadoj.
La proksima proksimeco de terpomaj kaj tomataj plantadoj, tipaj por privataj ĝardenoj, faciligas la migradon de trostreĉoj inter ĉi tiuj kultivaĵoj, rezulte de kiuj, en la lasta jardeko, inter la trostreĉoj izolitaj de terpomoj, la proporcio de trostreĉoj portantaj la genon por rezisto al ĉerizaj tomataj specoj (T1), antaŭe karakteriza nur por tomataj "trostreĉoj. Trostreĉoj kun la geno T1 plejofte estas tre agresemaj al kaj terpomoj kaj tomatoj.
En la lastaj jaroj, malfrua rusto sur tomato komencis aperi en multaj kazoj pli frue ol sur terpomoj. Tomataj plantidoj povas esti infestitaj de oosporoj en la grundo, aŭ oosporoj ĉeestantaj en tomataj semoj aŭ aliĝantaj al ili (Rubin et al., 2001). En la lastaj 15 jaroj, granda nombro da malmultekostaj pakitaj semoj, ĉefe importitaj, aperis en butikoj, al kies uzo ŝanĝiĝis la plej multaj malgrandaj produktantoj. La semoj povas alporti trostreĉojn kun gentipoj tipaj por la regionoj de sia kreskado. En la estonteco, ĉi tiuj gentipoj estas inkluzivitaj en la seksa procezo en privataj ĝardenoj, kio kaŭzas la aperon de tute novaj gentipoj.
Tiel oni povas konstati, ke privataj legomĝardenoj estas tutmonda "fandopoto", en kiu, kiel rezulto de la interŝanĝo de genetika materialo, prilaboras ekzistantajn gentipojn kaj tute novaj aperas. Krome, ilia elekto okazas en kondiĉoj tre malsamaj ol tiuj kreitaj por terpomoj en grandaj bienoj: la foresto de fungicida gazetaro, speca unuformeco de plantadoj, la superrego de plantoj tuŝitaj de diversaj formoj de virusaj kaj bakteriaj infektoj, proksimeco al tomatoj kaj sovaĝaj solanacoj, aktiva kruciĝo kaj formado de oosporo, la ebleco por ke sporoj agu kiel infekto por la venonta jaro.
Ĉio ĉi kondukas al tre alta genotipa diverseco de kortaj loĝantaroj. En la kondiĉoj de epifitotikoj en legomĝardenoj, malfrua rusto disvastiĝas tre rapide kaj grandegaj kvantoj de sporoj liberiĝas, flugante al proksimaj komercaj plantadoj. Tamen, enirinte en komercajn kampojn kun la ĝusta sistemo de agrikultura teknologio kaj kemia protekto, la alvenintaj sporoj praktike ne havas eblon komenci epifitotikaĵojn sur la kampo, kio ŝuldiĝas al la foresto de klonaj linioj, kiuj estas rezistaj al fungicidoj kaj specialigitaj al la kultivita vario.
Alia fonto de primara inokulo povas esti malsanaj tuberoj kaptitaj en komercaj plantidoj. Ĉi tiuj tuberoj kreskis kutime en kampoj kun bona agrikultura teknologio kaj intensa kemia protekto. La gentipoj de la izolitaĵoj, kiuj infektas la tuberojn, estas adaptitaj al la disvolviĝo de sia propra vario. Tiuj trostreĉoj estas signife pli danĝeraj por komerca plantado ol inokulo originanta de privataj ĝardenoj. Ĉi tiu supozo estas subtenata de la rezultoj de nia esplorado. Populacioj izolitaj de grandaj kampoj kun taŭge kondukata kemia protekto kaj bona agrikultura teknologio ne diferencas laŭ alta genotipa diverseco. Ofte temas pri pluraj klonaj linioj tre agresemaj.
Trostreĉoj de komerca semmaterialo povas eniri populaciojn en legomĝardenoj kaj esti implikitaj en la procezoj okazantaj en ili. Tamen en legomĝardeno ilia konkurencivo estos multe pli malalta ol en komerca kampo, kaj baldaŭ ili ĉesos ekzisti en formo de klona linio, sed iliaj genoj povas esti uzataj en la "ĝardena" loĝantaro.
La infekto, kiu disvolviĝas sur "volontulaj" plantoj kaj sur amasoj da mortigitaj tuberoj dum rikoltado, ne tiom gravas por Rusujo, ĉar En la ĉefaj terpomaj regionoj de Rusio oni konstatas profundan vintran grundon, kaj plantoj de tuberoj, kiuj travintris en la grundo, malofte disvolviĝas. Cetere, kiel montras niaj eksperimentoj, la malfrua rusa patogeno ne travivas ĉe negativaj temperaturoj eĉ ĉe tuberoj, kiuj konservis sian vivkapablon. En la arida zono, kie la kultivado de fruaj terpomoj estas praktikata, malfrua rusto estas sufiĉe malofta pro la seka kaj varma kresksezono.
Tiel, ni nuntempe observas la dividon de populacioj de P. infestans en populaciojn "kampajn" kaj "ĝardenajn". Tamen, en la lastaj jaroj, procezoj estis observitaj kondukante al la konverĝo kaj interpenetro de gentipoj de ĉi tiuj populacioj.
Inter ili, oni povas rimarki ĝeneralan pliiĝon de la legopovo de malgrandaj produktantoj, la aperon de malmultekostaj malgrandaj pakoj da semaj terpomoj, la disvastiĝo de fungicidaj preparoj en malgrandaj pakoj, kaj la perdo de timo pri "kemio" fare de la loĝantaro.
Situacioj ekestas kiam, danke al la vigla agado de unu provizanto, tutaj vilaĝoj estas plantitaj kun semaj tuberoj de la sama vario kaj provizitaj per malgrandaj pakoj de la samaj insekticidoj. Oni povas supozi, ke terpomoj samspecaj troviĝos en komercaj plantadoj proksime.
Aliflanke, iuj insekticidaj komercaj kompanioj antaŭenigas "buĝetajn" kemiajn traktadajn planojn. Ĉi-kaze la nombro de rekomendataj kuracadoj estas subtaksita kaj la plej malmultekostaj fungicidoj estas ofertataj, kaj la emfazo ne estas malhelpi la disvolviĝon de malfrua rusto ĝis falĉado de la suproj, sed sur certa malfruo en epifitotipoj por pliigi la rendimenton. Tiaj skemoj estas ekonomie pravigitaj kiam oni kreskigas varajn terpomojn el malbonkvalita semmaterialo, kiam principe ne temas pri akiri altan rendimenton. Tamen ĉi-kaze, kontraste al la ĝardenaj populacioj, la ebenigita genetika fono de la terpomo kontribuas al la elekto de specifaj fiziologiaj rasoj, kiuj estas tre danĝeraj por ĉi tiu vario.
Ĝenerale la tendencoj al konverĝo de "ĝardeno" kaj "kampaj" metodoj de terpoma produktado ŝajnas al ni sufiĉe danĝeraj. Por preventi iliajn negativajn konsekvencojn, en la hejma kaj komerca sektoroj, necesos kontroli kaj la sorton de semaj terpomoj kaj la gamon de fungicidoj ofertitaj al privataj posedantoj en malgrandaj pakoj, kaj ankaŭ spuri terpomajn protektajn skemojn kaj la uzon de fungicidaj preparoj en la komerca sektoro.
En la areoj de la privata sektoro, ekzistas intensa disvolviĝo de ne nur malfrua rusto, sed ankaŭ Alternaria. Plej multaj posedantoj de privataj hejmaj parceloj ne prenas specialajn rimedojn por protekti kontraŭ Alternaria, prenante la disvolviĝon de Alternaria por la natura velkado de la foliaro aŭ la disvolviĝo de malfrua rusto. Tial, kun la amasa disvolviĝo de Alternaria ĉe akceptemaj varioj, hejmaj parceloj povas servi kiel fonto de inokulo por komercaj plantadoj.
Mekanismoj de ŝanĝebleco
Mutacia procezo
Ĉar la apero de mutacioj estas hazarda procezo procedanta kun malalta ofteco, la apero de mutacioj ĉe iu ajn lokuso dependas de la ofteco de mutacio de ĉi tiu lokuso kaj la loĝantaro. Kiam oni studas la oftecon de mutacioj de cepoj de P. infestans, oni kutime determinas la nombron de kolonioj kreskigitaj sur selektaj nutraj rimedoj post kuracado kun kemiaj aŭ fizikaj mutagenoj. Kiel videblas el la datumoj prezentitaj en Tabelo 8, la mutacia ofteco de la sama trostreĉiĝo ĉe malsamaj lokusoj povas diferenci per kelkaj grandoj. La alta ofteco de mutacioj en rezisto al metalaxyl povas esti unu el la kialoj de la amasiĝo de trostreĉoj rezistantaj al ĝi en naturo.
La ofteco de spontaneaj aŭ induktitaj mutacioj, kalkulita surbaze de laboratoriaj eksperimentoj, ne ĉiam respondas al la procezoj okazantaj en naturaj populacioj, pro la sekvaj kialoj:
1. Kun nesinkronaj nukleaj fisioj, ne eblas taksi la oftecon de mutacioj por unu nuklea generacio. Tial, plej multaj eksperimentoj provizas informojn nur rekte pri la ofteco de mutacioj, sen distingi inter du mutaciaj eventoj kaj unu evento post mitozo.
2. Unupaŝaj mutacioj kutime reduktas la ekvilibron de la genaro, tial kune kun la akiro de nova propraĵo malpliiĝas la ĝenerala taŭgeco de la organismo. La plej multaj el la eksperimente akiritaj mutacioj havas reduktitan agresemon kaj ne estas registritaj en naturaj populacioj. Tiel, la korelacia koeficiento inter la grado de rezisto de mutantoj de P. infestans al fenilamidaj fungicidoj kaj la kreskorapideco sur artefarita medio estis averaĝe (-0,62), kaj la rezisto al fungicidoj kaj agresemo sur terpomaj folioj (-0,65) (Derevyagina et al. , 1993), kiu indikas la malaltan taŭgecon de la mutaciuloj. Mutacioj en rezisto al dimetomorfo ankaŭ estis akompanataj de akra malpliigo de vivkapablo (Bagirova et al., 2001).
3. La plimulto de spontaneaj kaj induktitaj mutacioj estas recesivaj kaj ne manifestas sin fenotipe en eksperimentoj, sed konsistigas kaŝan rezervon de ŝanĝebleco en naturaj populacioj. Mutaciaj trostreĉoj izolitaj en laboratoriaj eksperimentoj portas dominajn aŭ semi-dominajn mutaciojn (Kulish kaj Dyakov, 1979). Ŝajne, nuklea diploidio klarigas malsukcesajn provojn akiri mutaciulojn sub la influo de UV-surradiado, kiuj estas virulentaj ĉe antaŭe rezistemaj varioj (McKee, 1969). Laŭ la kalkuloj de la aŭtoro, tiaj mutacioj povas okazi kun ofteco malpli ol 1: 500000. La transiro de recesivaj mutacioj al homozigota, fenotipe esprimita stato povas okazi pro seksa aŭ senseksa rekombinigo (vidu sube). Tamen, eĉ ĉi-kaze, la mutacio povas esti maskita de la dominaj aleloj de la sovaĝ-specaj kernoj en la cenota (multnuklea) micelo kaj fenotipe fiksita nur dum la formado de mononukleaj zoosporoj.
Tabelo 8. Ofteco de mutacioj de P. infestans al kreskaj inhibaj substancoj sub la ago de nitrosometilurea (Dolgova, Dyakov, 1986; Bagirova et al., 2001)
Konekto | Mutacia ofteco |
Oksitetraciklino | 6,9 10 x-8 |
Blasticidin S | 7,2 x 10-8 |
Streptomicino | 8,3 x10-8 |
Trichothecin | 1,8 10 x-8 |
Cikloheximido | 2,1 10 x-8 |
Daaconil | <4 x 10-8 |
Dimetomorfo | 6,3 10 x-7 |
Metalaxil | 6,9 10 x-6 |
Loĝantargrandecoj ankaŭ ludas decidan rolon en la okazo de spontaneaj mutacioj. En tre grandaj populacioj, en kiuj la nombro de ĉeloj N> 1 / a, kie a estas la rapido de mutacio, mutacio ĉesas esti hazarda fenomeno (Kvitko, 1974).
Kalkuloj montras, ke kun averaĝa infestiĝo de terpoma kampo (35 makuloj por planto), 8x1012 sporoj ĉiutage formiĝas sur unu hektaro (Dyakov kaj Suprun, 1984). Ŝajne, tiaj populacioj enhavas ĉiujn mutaciojn permesitajn de la speco de interŝanĝo ĉe ĉiu lokuso. Eĉ malofta mutacio, okazanta kun ofteco de 10-9, estos akirita de mil individuoj el milionoj loĝantaj sur unu hektaro de terpoma kampo. Por mutacioj okazantaj kun pli alta ofteco (ekzemple, 10-6), en tia populacio, diversaj parigitaj mutacioj povas okazi ĉiutage (samtempe ĉe du lokusoj), t.e. la mutacia procezo anstataŭigos rekombinigon.
Migradoj
Por P. infestans, du ĉefaj specoj de migrado estas konataj: fermi distancojn (ene de terpoma kampo aŭ najbaraj kampoj) disvastigante zoosporangion per aerfluoj aŭ pluvŝprucaĵo, kaj al longaj distancoj - kun plantado de tuberoj aŭ transportitaj tomataj fruktoj. La unua metodo zorgas pri vastiĝo de la fokuso de la malsano, la dua - kreo de novaj fokusoj en lokoj malproksimaj de la antaŭbaloto.
La disvastiĝo de infekto kun tomataj tuberoj kaj fruktoj ne nur kontribuas al la apero de la malsano en novaj lokoj, sed ankaŭ estas la ĉefa fonto de genetika diverseco en populacioj. En la Moskva regiono oni kultivas terpomojn, alportitajn de diversaj regionoj de Rusio kaj Okcidenta Eŭropo. Tomataj fruktoj estas alportitaj de la sudaj regionoj de Rusio (Astrahanana Regiono, Krasnodara Teritorio, Norda Kaŭkazio). Tomataj semoj, kiuj ankaŭ povas servi kiel fontoj de infekto (Rubin et al., 2001), estas ankaŭ importitaj el la sudaj regionoj de Rusujo, Ĉinio, eŭropaj landoj kaj aliaj landoj.
Laŭ kalkuloj de E. Mayr (1974), genetikaj ŝanĝoj en loka loĝantaro kaŭzitaj de mutacioj malofte superas 10-5 po lokuso, dum ĉe malfermaj populacioj, la interŝanĝo pro la kontraŭfluo de genoj estas almenaŭ 10-3 - 10-4.
Migrado en infektitaj tuberoj kaŭzas la eniron de P. infestans en Eŭropon, disvastiĝante al ĉiuj regionoj de la mondo, kie kultivas terpomojn; ili kaŭzis la plej gravajn loĝantajn ŝanĝojn. Malfrua terpomo aperis sur la teritorio de la Rusa Imperio preskaŭ samtempe kun ĝia apero en Okcidenta Eŭropo.
Ĉar la malsano estis unue rimarkita en 1846-1847 en la Baltaj Ŝtatoj kaj nur en postaj jaroj disvastiĝis en Belorusujo kaj la nordokcidentaj regionoj de Rusio, ĝia okcidenteŭropa origino estas evidenta. La unua fonto de malfrua malsano en la Malnova Mondo ne estas tiel evidenta. La hipotezo disvolvita de Fry et al. (Fry et al., 1992; Fry, Goodwin, 1995; Goodwin et al., 1994) sugestas, ke la parazito unue venis de Meksiko al Nordameriko, kie ĝi disvastiĝis super kultivaĵoj, kaj poste estis transportita al Okcidenta Eŭropo. (fig. 7).
Rezulte de la ripeta drivado (duobla efiko de la "botelkolo"), unuopaj klonoj alvenis al Eŭropo, kies idoj kaŭzis pandemion tra la tuta teritorio de la Malnova Mondo, kie kultivas terpomojn. Kiel pruvo de ĉi tiu hipotezo, la aŭtoroj citas, unue, la ĉiean aperon de nur unu speco de pariĝo (A1) kaj, due, la homogenecon de la gentipoj de la studitaj trostreĉoj de malsamaj regionoj (ĉiuj baziĝas sur molekulaj markiloj, inkluzive de 2 izozimaj lokusoj, DNA-fingrospuraj ŝablonoj, kaj la strukturo de mitokondria DNA estas identa, kaj respondas al la klono US-1 priskribita en Usono). Tamen iuj datumoj starigas dubojn pri almenaŭ iuj el la dispozicioj de la dirita hipotezo. Analizo de mitokondria DNA de P. infestans izolita de herbario-terpomaj specimenoj infektitaj dum la unua epifitota periodo en la 40-aj jaroj montris, ke ili diferencas laŭ la strukturo de mitokondria DNA de klono US-1, kiu do estis almenaŭ ne la sola fonto de infekto en Eŭropo (Ristaino et al, 2001).
La malfrua situacio plimalbonigis denove en la 80-aj jaroj de la XNUMXa jarcento. La jenaj ŝanĝoj okazis:
1) La averaĝa agresemo de la loĝantaro pliiĝis, kio kondukis, precipe, al vasta disvastiĝo de la plej damaĝa formo de malfrua rusto - damaĝo al la petioloj kaj tigoj.
2) Estis ŝanĝo en la tempo de malfrua rusto sur terpomoj - de fino de julio ĝis frua julio kaj eĉ ĝis la fino de junio.
3) La pariĝa tipo A2, kiu antaŭe forestis en la Malnova Mondo, fariĝis ĉiea.
La ŝanĝoj estis antaŭitaj de du eventoj: la amasa uzo de la nova fungicida metalaxyl (Schwinn kaj Staub, 1980) kaj la apero de Meksiko kiel monda eksportanto de terpomoj (Niederhauser, 1993). Laŭ ĉi tio, du kialoj de populaciaj ŝanĝoj estis prezentitaj - konvertiĝo de la pariĝa tipo sub la influo de metalaxyl (Ko, 1994) kaj la amasa enkonduko de novaj trostreĉoj kun infektitaj tuberoj el Meksiko (Fry kaj Goodwin, 1995). Kvankam interkonvertiĝoj de pariĝaj specoj sub la influo de metalaksilo akiris ne nur Ko, sed ankaŭ en laboroj faritaj ĉe la laboratorio de la Moskva Ŝtatuniversitato (Savenkova, Chherepennicova-Anikina, 2002), la dua hipotezo estas preferinda. Kune kun la apero de la dua speco de pariĝado, gravaj ŝanĝoj okazis en la gentipoj de rusaj cepoj de P. infestans, inkluzive en neŭtralaj genoj (izozimo kaj RFLP-lokusoj), kaj ankaŭ en la strukturo de mitokondria DNA. La komplekso de ĉi tiuj ŝanĝoj ne povas esti klarigita per la ago de metalaxyl; prefere, estis amasa importado de novaj trostreĉoj de Meksiko, kiu, estante pli agresema (Kato et al., 1997), delokigis la malnovajn trostreĉojn (US-1), regante en la populacioj. La ŝanĝo en la konsisto de eŭropaj populacioj okazis en tre mallonga tempo - de 1980 ĝis 1985 (Fry et al., 1992). Sur la teritorio de la eksa Sovetunio, "novaj trostreĉoj" estis trovitaj en kolektoj de Estonio en 1985, tio estas pli frue ol en Pollando kaj Germanio (Goodwin et al., 1994). La lastan fojon la "malnova trostreĉiĝo US-1" en Rusio estis izolita de infektita tomato en la Moskva regiono en 1993 (Dolgova et al., 1997). Ankaŭ en Francio, "malnovaj" trostreĉoj estis trovitaj en tomataj plantadoj ĝis la fruaj 90-aj jaroj, tio estas, post kiam ili delonge malaperis sur terpomoj (Leberton kaj Andrivon, 1998). Ŝanĝoj en trostreĉoj de P. infestans influis multajn trajtojn, inkluzive tiujn kun granda praktika graveco, kaj pliigis la malutilon de malfrua rusto.
Seksa rekombinado
Por ke seksa rekombinado kontribuu al la ŝanĝiĝemo, necesas unue la ĉeesto de du specoj de pariĝado en la loĝantaro en proporcio proksima al 1: 1, kaj due la ĉeesto de komenca populacia ŝanĝebleco.
La proporcio de pariĝaj specoj ege varias en diversaj populacioj kaj eĉ en malsamaj jaroj en unu populacio (Tabelo 9,10, 90). La kialoj de tiaj drastaj ŝanĝoj en la ofteco de pariĝaj specoj en populacioj (kiel ekzemple en Rusujo aŭ en Israelo en la fruaj 2002-aj jaroj de la pasinta jarcento) estas nekonataj, sed oni kredas, ke tio estas pro la enkonduko de pli konkurencivaj klonoj (Cohen, XNUMX).
Iuj nerektaj datumoj indikas la kurson de la seksa procezo en iuj jaroj kaj en iuj regionoj:
1) Studoj pri populacioj de la Moskva regiono montris, ke en 13 populacioj, en kiuj la parto de pariĝa tipo A2 estis malpli ol 10%, la totala genetika diverseco kalkulita por tri izozimaj lokusoj estis 0,08, kaj en 14 populacioj, en kiuj la parto de A2 superis 30%, genetika diverseco estis duoble pli alta (0,15) (Elansky et al., 1999). Tiel, ju pli alta estas la probablo de amoro, des pli granda estas la genetika diverseco de la loĝantaro.
2) La rilato inter la proporcio de pariĝaj specoj en populacioj kaj la intenseco de oospora formado estis observita en Israelo (Cohen et al., 1997) kaj en Nederlando
(Flier et al., 2004). Niaj studoj montris, ke en populacioj en kiuj izolitaj kun la A2-pariĝa tipo konsistigis 62, 17, 9 kaj 6%, oosporoj troviĝis en 78, 50, 30 kaj 15% de la analizitaj terpomaj folioj (kun 2 aŭ pli da makuloj), respektive.
Specimenoj kun 2 aŭ pli da makuloj signife pli ofte enhavis oosporojn ol specimenoj kun 1 makulo (respektive 32 kaj 14% de specimenoj) (Apryshko et al., 2004).
Oosporoj estis multe pli oftaj en la folioj de la meza kaj malsupra tavolo de la terpoma planto (Mytsa et al., 2015; Elansky et al., 2016).
3) En iuj regionoj, oni malkovris unikajn gentipojn, kies apero estas ligita kun seksa rekombinado. Tiel, en Pollando en 1989 kaj en Francio en 1990, trostreĉoj homozigotaj por la glukozo-6-
fosfatizomerazo (GPI 90/90). Ĉar antaŭe nur 10/90 heterozigotoj estis renkontitaj dum 100 jaroj, homozigozeco estas atribuita al seksa rekombinado (Sujkowski et al., 1994). En Kolombio (Usono), izolitaj kombinaĵoj A2 kun GPI 100/110 kaj A1 kun GPI 100/100 oftas, sed fine de la sezono 1994 (16 aŭgusto kaj 9 septembro), trostreĉoj kun rekombinaj gentipoj (A1 GPI 100/110 kaj A2 GPI 100/100) (Miller kaj aliaj, 1997).
4) En iuj loĝantaroj de Pollando (Sujkowski et al., 1994) kaj Norda Kaŭkazio (Amatkhanova et al., 2004), la distribuado de fingrospuraj DNA-lokusoj kaj alozimaj proteinaj lokusoj respondas al la distribuo de Hardy-Weinberg, kiu indikas
pri la alta parto de la kontribuo de seksa rekombinigo al la ŝanĝebleco de populacioj. En aliaj regionoj de Rusio, neniu korespondado al la distribuo de Hardy-Weinberg en populacioj estis trovita, sed la ĉeesto de ligmalekvilibro estis montrita, indikante la superregon de klona reproduktado (Elansky et al., 1999).
5) Genetika diverseco (GST) inter trostreĉoj kun malsamaj pariĝaj specoj (A1 kaj A2) estis pli malalta ol inter malsamaj populacioj (Sujkowski et al., 1994), kiu nerekte indikas seksajn krucojn.
Samtempe la kontribuo de seksa rekombinigo al populacia diverseco ne povas esti tre alta. Ĉi tiu kontribuo estis kalkulita por la loĝantaroj de la Moskva regiono (Elansky et al., 1999). Laŭ la kalkuloj de Lewontin (1979), "rekombinado, kiu povas produkti novajn variantojn el du lokusoj kun ofteco ne superanta la produkton de iliaj heterozigotoj, efikas nur se la valoroj de heterozigozeco por ambaŭ aleloj jam estas altaj."
Kun la rilatumo de la du specoj de parigo, kiu estas tipa por la Moskva regiono, egala al 4: 1, la rekombina ofteco estos 0,25. La probablo, ke krucaj trostreĉoj estos heterozigotaj por du el la tri studitaj izozimaj lokusoj en la studataj populacioj estis 0,01 (2 trostreĉoj el 177). Tial, la probablo de apero de duoblaj heterozigotoj kiel rezulto de rekombinado ne devas superi ilian produkton multobligitan per la probablo de kruciĝo (0,25x0,02x0,02) = 10-4, t.e. seksaj rekombinantoj kutime ne falas en la studitan specimenon de trostreĉoj. Ĉi tiuj kalkuloj estis faritaj por loĝantaroj de la Moskva regiono, karakterizitaj per relative alta ŝanĝebleco. En monomorfaj populacioj kiel la siberiaj, la seksa procezo, eĉ se ĝi okazas en apartaj populacioj, ne povas influi ilian genetikan diversecon.
Krome, P. infestans karakterizas per ofta kromosoma misparaleligo en mejozo, kiu kondukas al aneuploidio (Carter et al., 1999). Tiaj malobservoj reduktas la fekundecon de la hibridoj.
Paraseksa rekombinigo, mitota genkonverto
En eksperimentoj pri la splisado de P. infestans-trostreĉoj kun mutacioj en rezisto al malsamaj kreskaj inhibitoroj, troviĝis la apero de misolatoj rezistantaj al ambaŭ inhibitoroj (Shattock kaj Shaw, 1975; Dyakov, Kuzovnikova, 1974; Kulish, Dyakov,
1979). Trostreĉoj rezistantaj al du kreskaj inhibitoroj ekestis kiel rezulto de heterokariotigo de la micelo, kaj ĉi-kaze ili fendiĝis dum reproduktado de mononukleaj zoosporoj (Judelson, Ge Yang, 1998), aŭ ne fendiĝis ĉe monozoosporaj idoj, ĉar ili havis tetraploidajn (ĉar la komencaj izolitaĵoj estas diploidaj) nukleoj (K , 1979). Heterozigotaj diploidoj apartiĝis ĉe tre malalta ofteco pro haploidigo, kromosoma nedisjunkcio kaj mitota transiro (Poedinok et al., 1982). La ofteco de ĉi tiuj procezoj povus esti pliigita helpe de iuj efikoj sur heterozigotaj diploidoj (ekzemple UV-radiado de ĝermantaj sporoj).
Kvankam la formado de vegetativaj hibridoj kun duobla rezisto okazas ne nur in vitro, sed ankaŭ ĉe terpomaj tuberoj infektitaj per miksaĵo de mutaciuloj (Kulish et al., 1978), estas sufiĉe malfacile taksi la rolon de paraseksa rekombinigo en la generacio de novaj gentipoj en populacioj. La ofteco de formado de apartigiloj pro haploidigo, nedisjuncio de kromosomoj kaj mitota transiro sen specialaj efikoj estas nekonsiderinda (malpli ol 10-3).
La apero de homozigotaj apartigiloj de heterozigotaj trostreĉoj povas esti bazita sur kaj mitota krucado super kaj mitota genkonverto, kiu en P. sojae okazas kun ofteco de 3 x 10-2 ĝis 5 x 10-5 per lokuso, depende de la trostreĉiĝo (Chamnanpunt et al. , 2001).
Kvankam la ofteco de apero de heterokarionoj kaj heterozigotaj diploidoj montriĝis neatendite alta (atingante dekojn da procentoj), ĉi tiu procezo okazas nur kiam mutaciaj kulturoj akiritaj de la sama trostreĉiĝo estas kunigitaj. Kiam oni uzas malsamajn trostreĉojn izolitajn de naturo, heterokariotigo ne okazas (aŭ okazas kun tre malalta ofteco) pro la ĉeesto de vegetativa nekongruo (Poedinok kaj Dyakov, 1981; Anikina et al., 1997b; Cherepennikova-Anikina et al., 2002). Sekve, la rolo de paraseksa rekombinigo povas esti reduktita nur al intraklona rekombinigo en heterozigotaj kernoj kaj la transiro de individuaj genoj al homozigota stato sen seksa procezo. Ĉi tiu procezo povas havi epidemiologian signifon en trostreĉoj kun recesivaj aŭ semi-regantaj fungicidaj rezistaj mutacioj. Ĝia transiro al homozigota stato pro la parazeksema procezo pliigos la reziston de la portanto de la mutacio (Dolgova, Dyakov, 1986).
Introgreso de genoj
Heterotalaj specioj Phytophthora kapablas kruciĝi kun la formado de hibridaj oosporoj (vidu Vorob'eva kaj Gridnev, 1983; Sansome et al., 1991; Veld et al., 1998). La natura hibrido de la du specioj de Phytophthora estis tiel agresema, ke ĝi mortigis milojn da alnoj en la UK (Brasier et al., 1999). P. infestans povas aperi kun aliaj specioj de la genro (P. erythroseptica, P. nicotianae, P. Cactorum, ktp.) Sur oftaj gastigantaj plantoj kaj en la grundo, sed estas malmultaj informoj en la literaturo pri la eblo de interspecifaj hibridoj. En laboratoriaj kondiĉoj, hibridoj inter P. infestans kaj P. Mirabilis estis akiritaj (Goodwin kaj Fry, 1994).
Tabelo 9. La proporcio de cepoj de P. infestans kun pariĝa tipo A2 en diversaj landoj de la mondo en la periodo de 1990 ĝis 2000 (laŭ la datumoj de malfermaj literaturaj fontoj kaj retejoj www.euroblight.net, www.eucablight.org)
lando | 1990 | 1991 | 1992 | 1993 | 1994 | 1995 | 1996 | 1997 | 1998 | 1999 | 2000 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Belorusio | 33 (12) | 34 (29) | |||||||||
Belgio | 15 (49 *) | 6 (66) | 20 (86) | ||||||||
Ekvadoro | 0 (13) | 0 (12) | 0 (19) | 0 (21) | 12 (41) | 25 (39) | 15 (75) | 22 (73) | 25 (68) | 0 (35) | |
Estonio | 8 (12) | ||||||||||
Anglio | 4 (26) | 3 (630) | 9 (336) | ||||||||
Finnlando | 0 (15) | 19 (117) | 12 (16) | 21 (447) | 6 (509) | 9 (432) | 43 (550) | ||||
Francio | 0 (35) | 0 (56) | 0 (83) | 0 (67) | 0 (86) | 2 (135) | 7 (156) | 6 (123) | 0 (73) | 0 (285) | 0 (135) |
Hungario | 72 (32) | ||||||||||
Irlando | 4 (145) | ||||||||||
Norda. Irlando | 10 (41) | 9 (58) | 1 (106) | 0 (185) | 0 (18) | 0 (56) | 0 (35) | 0 (26) | |||
Nederlando | 7 (41) | 5 (276) | 24 (377) | 44 (353) | 23 (185) | ||||||
Norvegio | 25 (446) | 28 (156) | 8 (39) | 18 (257) | 38 (197) | ||||||
Peruo | 0 (34, 1984 -86) | 0 (287, 1997-98) | 0 (112) | 0 (66) | |||||||
Pollando | 19 (180) | 21 (142) | 33 (256) | 26 (149) | 35 (70) | ||||||
Skotlando | 25 (147) | 11 (163) | 22 (189) | 5 (22) | |||||||
Svedio | 25 (263) | 62 (258) | 49 (163) | ||||||||
Kimrio | 0 (16) | 7 (97) | 0 (48) | 0 (25) | |||||||
Koreio | 36 (42) | 10 (130) | 15 (98) | ||||||||
Ĉinio | 20 (142, 1995-98) | 0 (6) | 0 (8) | 0 (35) | |||||||
Kolombio | 0 (40, 1994-2000) | ||||||||||
Urugvajo | 100 (25, 1998-99) | ||||||||||
Maroko | 60 (108, 1997-2000) | 52 (25) | 42 (40) | ||||||||
Serbio | 76 (37) | ||||||||||
Meksiko (Toluca) | 28 (292, 1988-89) | 50 (389, 1997-98) |
Tabelo 10. La proporcio de cepoj de P. infestans kun pariĝa tipo A2 en diversaj landoj de la mondo en la periodo de 2000 ĝis 2011
lando | 2001 | 2002 | 2003 | 2004 | 2005 | 2006 | 2007 | 2008 | 2009 | 2010 | 2011 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Aŭstrio | 65 (83) | ||||||||||
Belorusio | 42 (78) | ||||||||||
Belgio | 20 (102 *) | 4 (32) | 50 (14) | 25 (16) | 62 (13) | 54 (26) | 70 (54) | 30 (23) | 29 (35) | 62 (71) | 45 (49) |
Svislando | 89 (19) | ||||||||||
Ĉeĥio | 35 (31) | 54 (64) | 38 (174) | 12 (80) | |||||||
Germanio | 95 (53) | ||||||||||
Danio | 48 (52) | ||||||||||
Ekvadoro | 5 (178) | 6 (108) | 9 (121) | 18 (94) | 2 (44) | 0 (66) | 5 (47) | ||||
Estonio | 54 (25) | 0 (24) | 33 (62) | 45 (140) | 25 (100) | 12 (103) | |||||
Anglio | 4 (47) | 10 (96) | 31 (55) | 55 (790) | 68 (862) | 70 (552) | 68 (299) | ||||
Finnlando | 47 (162) | 12 (218) | 42 | ||||||||
Francio | 0 (186) | 4 (108) | 8 (61) | 22 (103) | 33 (303) | 65 (378) | 74 (331) | 75 (125) | 75 (12) | ||
Hungario | 48 (27) | 48 (90) | 9 | 7 | |||||||
Norda. Irlando | 0 (38) | 0 (58) | 0 (40) | 0 (24) | 5 (54) | 0 (18) | 27 (578) | 45 (239) | 36 (213) | 82 (60) | 10 (80) |
Nederlando | 66 (24) | 93 (15) | 91 (11) | ||||||||
Norvegio | 39 (328) | 3 (115) | 12 (19) | ||||||||
Peruo | 0 (36) | ||||||||||
Pollando | 25 (46) | 10 (30) | 85 (20) | 38 (44) | 75 (66) | 55 (56) | 65 (35) | 72 (81) | 85 (21) | ||
Skotlando | 3 (213) | 2 (474) | 24 (135) | 86 (337) | 88 (386) | 74 (172) | |||||
Svedio | 60 (277) | 39 (87) | |||||||||
Slovakio | 0 (36) | 14 (26) | 62 (26) | 0 (26) | |||||||
Kimrio | 25 (12) | 68 (106) | 80 (88) | 92 (143) | 75 (45) | ||||||
Koreio | 46 (26) | ||||||||||
Brazilo | 0 (49) | 0 (30) | |||||||||
Ĉinio | 10 (30) | 0 (6) | 0 (6) | ||||||||
Vjetnamio | 0 (294, 2003-04) | ||||||||||
Ugando | 0 (8) |
Dinamiko de la genotipa konsisto de populacioj
Ŝanĝoj en la genotipa kunmetaĵo de P. infestans-populacioj povas okazi sub la influo de migrado de novaj klonoj de aliaj regionoj, agrikulturaj praktikoj (ŝanĝo de specoj, apliko de fungicidoj), kaj vetercirkonstancoj. Eksteraj influoj influas malsame klonojn en malsamaj stadioj de la vivociklo; tial, populacioj ĉiujare spertas ciklajn ŝanĝojn en la frekvencoj de genoj elektitaj, pro ŝanĝo en la domina rolo de genfunkciado kaj selektado.
Influo de la vario
Novaj kulturvarioj kun efikaj genoj por vertikala rezisto (R-genoj) estas potenca elekta faktoro, kiu elektas klonojn kun komplementaj genoj de virulenco en populacioj de P. infestans. En la foresto de nespecifa rezisto en la terpoma vario, kiu malhelpas la kreskon de la patogena loĝantaro, la procezo de anstataŭigo de la dominaj klonoj en la populacio okazas tre rapide. Do, post la disvastiĝo en la moskva regiono de la Domodedovskij-vario, kiu havas la rezistan genon R3, la ofteco de klonoj virulentaj por ĉi tiu vario kreskis de 0,2 al 0,82 en unu jaro (Dyakov, Derevjagina, 2000).
Tamen la ŝanĝo en la oftecoj de virulencaj genoj (patotipoj) en populacioj okazas ne nur sub la influo de kultivitaj terpomaj specoj. Ekzemple, en Belorusujo ĝis 1977 regis klonoj kun severaj genoj 1 kaj 4, kio estis kaŭzita de la kultivado de terpomaj specoj kun rezistaj genoj R1 kaj R4 (Dorozhkin, Belskaya, 1979). Tamen fine de la 70-aj jaroj de la 2002a jarcento aperis klonoj kun malsamaj virulencaj genoj kaj iliaj kombinaĵoj, kaj la komplementaj rezistaj genoj neniam estis uzataj en terpoma bredado (ekstra virulenta genoj) (Ivanyuk et al., XNUMX). La kialo de la apero de tiaj klonoj, ŝajne, ŝuldiĝas al la migrado al Eŭropo de infekta materialo de Meksiko kun terpomaj tuberoj. Hejme, ĉi tiuj klonoj disvolviĝis ne nur sur kultivitaj terpomoj, sed ankaŭ sur sovaĝaj specioj kun diversaj rezistaj genoj; tial la kombinaĵo de multaj virulaj genoj en la genaro estis necesa por postvivado en tiuj kondiĉoj.
Koncerne variojn kun nespecifa rezisto, ili, reduktante la reproduktan rapidon de la patogeno, prokrastas la evoluon de ĝiaj populacioj, kiu, kiel jam menciite, estas funkcio de nombro. Ĉar agresemo estas poligena, klonoj enhavantaj pli grandan nombron da genoj por "agresemo" amasiĝas ju pli frue ju pli alta estas la loĝantaro. Tial, tre agresemaj rasoj ne estas produkto de adaptado al kultivitaj specoj kun nespecifa rezisto, sed, male, pli verŝajne estas detektitaj en la plantadoj de tre akceptemaj specoj, kiuj estas akumulatoroj de la parazitaj sporoj.
Tiel, en Rusujo, la plej agresemaj loĝantaroj de P. Infestans troviĝis en zonoj de ĉiujaraj epifitotioj (loĝantaroj de Sa Sakaleno, Leningrado kaj Brjanskaj regionoj). La agresemo de ĉi tiuj populacioj montriĝis pli alta ol tiu de la meksikaj (Filippov et al., 2004).
Krome malpli multaj oporoj formiĝas en la folioj de rezistemaj varioj ol en akceptemaj (Hanson kaj Shattock, 1998), tio estas, la nespecifa rezisto de la vario ankaŭ reduktas la rekombinajn kapablojn de la parazito kaj la eblon de alternativaj vintraj metodoj.
Influo de fungicidoj
Fungicidoj ne nur reduktas la nombron de fitopatogenaj fungoj, t.e. influas la kvantajn karakterizaĵojn de iliaj populacioj, sed ili ankaŭ povas ŝanĝi la oftecojn de unuopaj gentipoj, t.e. influas la kvalitan konsiston de populacioj. Inter la plej gravaj indikiloj de populacioj ŝanĝiĝantaj sub la influo de fungicidoj estas la jenaj: ŝanĝoj en rezisto al fungicidoj, ŝanĝoj en agresemo kaj severeco, kaj ŝanĝoj en reproduktaj sistemoj.
Influo de fungicidoj sur la reziston kaj agresemon de populacioj
La grado de tia influo estas determinita, unue, de la speco de fungicido uzita, kiu povas esti kondiĉe dividita en polisiton, oligositon kaj monositon.
La unua inkluzivas plej multajn kontaktajn fungicidojn. Rezisto al ili (se ĝi entute eblas) estas kontrolita de granda nombro da tre malforte esprimivaj genoj. Ĉi tiuj ecoj determinas la foreston de videblaj ŝanĝoj en la rezisto de la loĝantaro post kuracado kun fungicidoj (kvankam en iuj eksperimentoj, iu pliigo de rezisto estis akirita). La funga populacio konservita post ŝprucigado per kontaktaj fungicidoj konsistas el du grupoj de trostreĉoj:
1) Trostreĉoj konservitaj en lokoj de plantoj ne traktitaj kun la drogo. Ĉar ne estis kontakto kun la fungicido, la agresemo kaj rezisto de ĉi tiuj trostreĉoj ne ŝanĝiĝas.
2) Trostreĉoj en kontakto kun la fungicido, kies koncentriĝo ĉe la punktoj de kontakto estis pli malalta ol mortiga. Kiel menciite supre, la rezisto de ĉi tiu parto de la loĝantaro ankaŭ ne ŝanĝiĝas, tamen pro la parta damaĝa efiko de la fungicido eĉ en subleta koncentriĝo sur la metabolo de la funga ĉelo, la ĝenerala taŭgeco kaj ĝia parazita ero, agresemo, malpliiĝas (Derevyagina kaj Dyakov, 1990).
Tiel, eĉ parto de la loĝantaro, kiu ne mortis, eksponita al kontakto kun la fungicido, havas malfortan agresemon kaj ne povas esti fonto de epifitotikoj. Tial zorgema prilaborado, kiu reduktas la oftecon de la proporcio de la loĝantaro ne kontakta kun la fungicido, estas kondiĉo por sukceso de protektaj rimedoj. Rezisto al oligositaj fungicidoj estas kontrolita de pluraj aldonaj genoj.
Mutacio de ĉiu geno kaŭzas iom da pliiĝo de rezisto, kaj la totala grado da rezisto ŝuldiĝas al aldono de tiaj mutacioj. Tial, la pliiĝo de rezisto okazas poŝtupa. Ekzemplo de poŝtupa pliiĝo de rezisto estas mutacioj en rezisto al la fungicida dimetomorfo, kiu estas vaste uzita por protekti terpomojn kontraŭ malfrua rusto. Dimetomorfa rezisto estas poligena kaj aldona. Unupaŝa mutacio iomete pliigas reziston.
Ĉiu posta mutacio malpliigas la celan grandecon kaj, sekve, la oftecon de postaj mutacioj (Bagirova et al., 2001). La pliigo de la averaĝa rezisto de la loĝantaro post ripetaj traktadoj kun oligosita fungicido okazas laŭpaŝe kaj iom post iom. La rapideco de ĉi tiu procezo estas determinita de almenaŭ tri faktoroj: la ofteco de mutacio de rezistaj genoj, la rezista koeficiento (la rilatumo de la mortiga dozo de imuna trostreĉiĝo rilate al sentema) kaj la efiko de mutacioj en rezistaj genoj sur taŭgeco.
La ofteco de apero de ĉiu posta mutacio estas pli malalta ol la antaŭa; tial, la procezo havas malfortigan karakteron (Bagirova et al., 2001). Tamen, se rekombinigaj procezoj (seksaj aŭ pareksaj) okazas en la loĝantaro, tiam eblas kombini malsamajn mutaciojn de la gepatroj en hibrida trostreĉiĝo kaj akceli la procezon. Tial, populacioj de panmix akiras reziston pli rapide ol agamaj populacioj, kaj en ĉi-lastaj populacioj, kiuj ne havas vegetativajn neagordigeblajn barojn pli rapide ol populacioj apartigitaj per tiaj baroj. Tiurilate, la ĉeesto de trostreĉoj en populacioj, kiuj malsamas laŭ la specoj de pariĝado, akcelas la procezon akiri reziston al oligositaj fungicidoj.
La dua kaj tria faktoroj ne kontribuas al la rapida amasiĝo de dimetomorf-rezistemaj trostreĉoj en populacioj. Ĉiu posta mutacio proksimume duobligas la reziston, kiu estas sensignifa, kaj samtempe reduktas kaj la kreskorapidecon en artefarita medio kaj agresemon (Bagirova et al., 2001; Stem, Kirk, 2004). Eble tial preskaŭ ne ekzistas rezistaj trostreĉoj inter naturaj trostreĉoj de P. infestans, eĉ tiuj kolektitaj el terpomaj plantoj traktataj per dimetomorfo.
Loĝantaro traktata per oligosita fungicido ankaŭ konsistos el du grupoj de trostreĉoj: tiuj, kiuj ne estis en kontakto kun la fungicido, kaj tial ne ŝanĝis la komencajn karakterizaĵojn (se rezistemaj trostreĉoj troviĝas inter ĉi tiu grupo, ili ne amasiĝos pro la pli alta agresemo kaj konkurencivo de sentemaj trostreĉoj), kaj trostreĉoj en kontakto kun subletalaj koncentriĝoj de la fungicido. Estas inter ĉi-lastaj ke la amasiĝo de rezistemaj trostreĉoj eblas, ĉar ĉi tie ili havas avantaĝojn super sentemaj.
Tial, uzante oligositajn fungicidojn, gravas ne tiel ĝisfunda kuracado kiel alta koncentriĝo de la drogo, kelkoble pli alta ol la mortiga dozo, ĉar kun poŝtupa mutagenezo, la komenca rezisto de mutaciaj trostreĉoj estas malalta.
Fine, mutacioj en rezisto al monositaj fungicidoj estas tre esprimplenaj, tio estas, unu mutacio povas raporti altan nivelon de rezisto, ĝis kompleta perdo de sentemo. Tial, la pliiĝo en la rezisto de populacioj okazas tre rapide.
Ekzemplo de tiaj fungicidoj estas fenilamidoj, inkluzive de la plej ofta fungicido metalaxyl. Mutacioj de rezisto al ĝi okazas kun alta ofteco, kaj la grado de rezisto ĉe mutaciuloj estas tre alta - ĝi superas la senteman streĉon per faktoro de mil aŭ pli (Derevyagina et al., 1993). Kvankam la kreskorapideco kaj agresemo de rezistemaj mutaciuloj malpliiĝas sur la fono de la morto de akceptemaj trostreĉoj de ĉiea fungicido, la nombro de la rezistema populacio kreskas rapide kaj ĝia agresemo pliiĝas paralele. Tial, post pluraj jaroj uzante la fungicidon, la agresemo de rezistemaj trostreĉoj povas ne nur egali al la agresemo de sentemaj, sed ankaŭ superi ĝin (Derevyagina, Dyakov, 1992).
Efiko sur seksa rekombinado
Ĉar la ofta okazo de la pariĝa tipo A2 en populacioj de P. infestans koincidis kun la intensa uzo de metalaxyl kontraŭ malfrua rusto, oni supozis, ke metalaxyl induktas pariĝan tipan konvertiĝon. En P. parasitica, tia konvertiĝo sub la ago de kloroneb kaj metalaksil estis eksperimente pruvita (Ko, 1994). Ununura trairejo sur mediumo kun malalta koncentriĝo de metalaxil kondukis al la apero de homotalaj izolitaĵoj de trostreĉiĝo de P. infestans sentema al metalaxyl kun pariĝa tipo A1 (Savenkova kaj Cherepnikova-Anikina, 2002). Dum postaj paŝoj sur amaskomunikiloj kun pli alta koncentriĝo de metalaxilo, ne unu izolitaĵo de la pariĝa tipo A2 estis detektita, tamen plej multaj izolitaĵoj, kiam ili estis krucitaj kun izolitaj A2, anstataŭ oosporoj, formis malbelajn micelajn amasiĝojn kaj estis sterilaj. Trairejoj de rezistema trostreĉiĝo havanta la pariĝan tipon A2 sur rimedoj kun alta koncentriĝo de metalaxilo permesis al ni detekti tri formojn de pariĝaj tipŝanĝoj: 1) kompleta malfekundeco kiam oni krucas kun izolitaj A1 kaj A2; 2) homotalismo (la formado de oosporoj en monokulturo); 3) konvertiĝo de A2-pariĝa tipo al A1. Tiel, metalaxyl povas kaŭzi ŝanĝojn en la specoj de pariĝado en populacioj de P. infestans kaj, sekve, la apero de seksa rekombinigo en ili.
Influo sur vegetativa rekombinigo
Iuj genoj por antibiotika rezisto pliigis la oftecon de hifala heterokariotigo kaj nuklea diploidigo (Poedinok kaj Dyakov, 1981). Kiel notite pli frue, heterokariotigo de hifoj dum kunfandado de malsamaj trostreĉoj de P. infestans tre malofte okazas pro la fenomeno de vegetativa neagordigebleco en ĉi tiu fungo. Tamen genoj por rezisto al iuj antibiotikoj povas havi kromefikojn, esprimitajn en venkado de vegetativa nekongruo. Ĉi tiun posedaĵon posedis la geno de rezisto al streptomicina mutaciulo 1S-1. La ĉeesto de tiaj mutaciuloj en la kamparaj populacioj de phytophthora povas pliigi la fluon de genoj inter trostreĉoj kaj akceli la adaptadon de la tuta populacio al novaj specoj aŭ fungicidoj.
Iuj fungicidoj kaj antibiotikoj povas influi la oftecon de mitota rekombinado, kiu ankaŭ povas ŝanĝi genotipajn oftecojn en populacioj. La vaste uzata fungicido benomilo ligiĝas al beta-tubulino, proteino, el kiu estas konstruitaj mikrotubetoj de la ĉelskeleto, kaj tiel interrompas la procezojn de kromosoma disiĝo en la anafazo de mitozo, pliigante la oftecon de mitota rekombinigo (Hastie, 1970).
La fungicido para-fluorofenilalanino, uzata por trakti nederlandan malsanon en ulmoj, havas la saman econ. Para-fluorofenilalanino pliigis la oftecon de rekombinigo en heterozigotaj diploidoj P. infestans (Poedinok et al., 1982).
Ciklaj ŝanĝoj en la genotipa konsisto de populacioj en la vivociklo de P. infestans
La klasika disvolva ciklo de P. infestans en la temperita zono konsistas el 4 fazoj.
1) Fazo de eksponenta kresko de la loĝantaro (policikla fazo) kun mallongaj generacioj. Ĉi tiu fazo kutime komenciĝas en julio kaj daŭras 1,5-2 monatojn.
2) La fazo de ĉesigado de la kresko de la populacio pro akra malkresko en la proporcio de netuŝita histo aŭ la komenco de malavantaĝaj vetercirkonstancoj. Ĉi tiu fazo en bienoj, kiuj faras fruan antaŭrikolton forigas foliojn, falas el la jara ciklo.
3) La fazo de travintrado en tuberoj, akompanata de signifa malpliigo de la loĝantaro pro hazarda infekto de tuberoj, la malrapida disvolviĝo de infekto en ili, la foresto de reinfekto de tuberoj, putrado kaj forigo de tuŝitaj tuberoj en normalaj konservaj kondiĉoj.
4) La fazo de malrapida disvolviĝo en grundo kaj sur plantidoj (monocikla fazo), en kiu la daŭro de generacio povas atingi monaton aŭ pli (malfrua majo - frua julio). Kutime nuntempe malsanajn foliojn malfacilas detekti eĉ kun specialaj observoj.
Fazo de eksponenta loĝantara kresko (policikla fazo)
Multaj observoj (Pshedetskaya, Kozubova, 1969; Borisenok, 1969; Osh, 1969; Dyakov, Suprun, 1984; Rybakova, Dyakov, 1990) montris, ke komence de epifitotoj, malaltaj virulentaj kaj iomete agresemaj klonoj superas, kiuj poste estas anstataŭigitaj per pli virulentaj kaj agresemaj. la kreskorapideco de la agresemo de la loĝantaro estas ju pli alta, des malpli rezistema estas la vario de la gastiga planto.
Dum la loĝantaro kreskas, la koncentriĝo de ambaŭ selekteme gravaj genoj enkondukitaj en komercajn variojn (R1-R4) kaj selekte neŭtralajn (R5-R11) pliiĝas. Do, en la loĝantaroj proksime de Moskvo en 1993, la averaĝa severeco de fine de julio ĝis mez-aŭgusto kreskis de 8,2 ĝis 9,4, kaj la plej granda pliiĝo estis observita por la selekte neŭtrala viruleca geno R5 (de 31 ĝis 86% de virulentaj klonoj) (Smirnov, 1996 ).
Malkresko de la kreskorapideco de loĝantaro akompanas malpliiĝon de la parazita agado de la loĝantaro. Tial, en deprimaj jaroj, kaj la tuta nombro da rasoj kaj la proporcio de tre virulentaj rasoj estas pli malalta ol ĉe epifitotaj (Borisenok, 1969). Se ĉe la alteco de epifitotaj vetercirkonstancoj ŝanĝiĝas al malfavora por malfrua rusto kaj terpoma infestiĝo malpliiĝas, la koncentriĝo de tre virulentaj kaj agresemaj klonoj ankaŭ malpliiĝas (Rybakova et al., 1987).
La pliiĝo en la oftecoj de genoj influantaj la severecon kaj agresemon de la populacio povas ŝuldiĝi al la selektado de pli virulentaj kaj agresemaj klonoj en la miksita populacio. Por pruvi la elekton, oni disvolvis metodon por la analizo de neŭtralaj mutacioj, kiu estis sukcese uzita en kemostataj populacioj de feĉo (Adams et al., 1985) kaj Fusarium graminearum (Wiebe et al., 1995).
La ofteco de mutaciuloj rezistantaj al blasticidino S en la kampara loĝantaro de P. infestans malpliiĝis paralele kun la kresko de la agresemo de la loĝantaro, kio indikas ŝanĝon en la dominaj klonoj en la procezo de loĝantara kresko (Rybakova et al., 1987).
Vintra fazo en tuberoj
Dum vintrado en terpomaj tuberoj, la severeco kaj agresemo de cepoj de P. infestans malpliiĝas, kaj la malpliigo de severeco okazas pli malrapide ol agresemo (Rybakova kaj Dyakov, 1990). Ŝajne, en kondiĉoj favoraj al la rapida kresko de la populacio (r-selektado), "ekstraj" virulencaj genoj kaj alta agresemo utilas, tial la disvolviĝo de epifitotikoj estas akompanata de la elekto de la plej virulentaj kaj agresemaj klonoj. En kondiĉoj de saturado de la ĉirkaŭaĵo, kiam ne la reprodukta rapideco, sed la ekzisto de malavantaĝaj kondiĉoj (K-selektado) ludas gravan rolon, "ekstraj" genoj de virulenco kaj agresemo reduktas taŭgecon, kaj klonoj kun ĉi tiuj genoj estas la unuaj formortantaj, tiel ke la meza agresemo kaj la severeco de la loĝantaro malpliiĝas.
Vegetaĵa fazo en grundo
Ĉi tiu fazo estas la plej mistera en la vivciklo (Andrivon, 1995). Ĝia ekzisto estis postulata nur spekule - pro la manko de informoj pri tio, kio okazas al la patogeno dum longa periodo (kelkfoje pli ol monato) - de la apero de terpomaj plantidoj ĝis la apero de la unuaj makuloj de la malsano sur ili. Surbaze de observoj kaj eksperimentoj, la konduto de la fungo en ĉi tiu periodo de vivo estis rekonstruita (Hirst kaj Stedman, 1960; Boguslavskaya, Filippov, 1976).
Sporulado de la fungo povas formiĝi sur infektitaj tuberoj en la grundo. La rezultaj sporoj ĝermas per hifoj, kiuj povas vegetadi longtempe en la grundo. Primaraj (formitaj sur tuberoj) kaj duarangaj (sur la micelo en la grundo) sporoj leviĝas al la grunda surfaco per kapilaraj fluoj, sed akiras la kapablon infekti terpomojn nur post kiam ĝiaj malsupraj folioj malsupreniras kaj kontaktiĝas kun la grunda surfaco. Tiaj folioj (nome, la unuaj makuloj de la malsano troviĝas sur ili) ne formiĝas tuj, sed post longedaŭra kresko kaj disvolviĝo de terpomaj pintoj.
Tiel, en la vivociklo de P. infestans, la saprotrofa vegetaĵara fazo ankaŭ povas ekzisti. Se en la parazita fazo de la vivciklo agresemo estas la plej grava ero de taŭgeco, tiam en la saprotrofa fazo elekto celas redukti parazitajn propraĵojn, kiel eksperimente montrite por iuj fitopatogenaj fungoj (vidu Carson, 1993). Tial, en ĉi tiu fazo de la ciklo, agresemaj ecoj devas perdiĝi plej intense. Sed ĝis nun neniuj rektaj eksperimentoj estis efektivigitaj por konfirmi la suprajn supozojn.
Laŭsezonaj ŝanĝoj influas ne nur la patogenajn ecojn de P. infestans, sed ankaŭ la reziston al fungicidoj, kiuj kreskas en la plurcikla fazo (dum epifitotioj), kaj malpliiĝas dum vintra stokado (Derevyagina et al., 1991; Kadish kaj Cohen, 1992). Precipe intensa falo de rezisto al metalaxyl estis observita inter la plantado de la trafitaj tuberoj kaj la apero de la unuaj makuloj de la malsano sur la kampo.
Intraspecifa specialiĝo kaj ĝia evoluo
P. infestans kaŭzas epidemiojn en du komerce gravaj kultivaĵoj, terpomoj kaj tomato. Epifitotioj sur terpomoj komenciĝis baldaŭ post kiam la fungo eniris novajn areojn. La malvenko de tomato ankaŭ estis rimarkita baldaŭ post la apero de infekto sur terpomoj, sed epifitotioj sur tomato estis rimarkitaj nur cent jarojn poste - meze de la XNUMXa jarcento. Jen kion skribas Hallegli kaj Niederhauser pri la malvenko de tomatoj en Usono
(1962): “Dum ĉirkaŭ 100 jaroj post la severa epifitoto de 1845, malmultaj aŭ preskaŭ neniuj provoj estis faritaj por akiri rezistajn specojn de tomato. Kvankam malfrua rusto unue estis registrita sur tomatoj jam en 1848, ĝi ne fariĝis objekto de serioza atento de bredistoj sur ĉi tiu planto ĝis forta eksplodo de la malsano en 1946. Sur la teritorio de Rusio malfrua tomato estis registrita en la 60a jarcento. “Longe esploristoj ne atentis ĉi tiun malsanon, ĉar ĝi ne kaŭzis signifan ekonomian damaĝon. Sed en la 70-aj kaj 1979-aj jaroj. XX-jarcentaj epifitotioj de malfrua rusto sur tomato estas observataj en Sovetunio, ĉefe en la regiono Malsupra Volgo, Ukrainio, Norda Kaŭkazio, Moldavio ... ”(Balashova, XNUMX).
Ekde tiam, tomata rusto per malfrua rusto fariĝis ĉiujara, disvastiĝis tra la tuta teritorio de industria kaj hejma kultivado kaj kaŭzas grandegan ekonomian damaĝon al ĉi tiu rikolto. Kio okazis? Kial la unua apero de la parazito ĉe terpomoj kaj la epifitota lezo de ĉi tiu rikolto okazis preskaŭ samtempe, kaj kial necesis jarcento por ke la epifitoto aperu sur la tomato? Ĉi tiuj diferencoj subtenas meksikanan fonton ol sudamerikan infekton. Se la specio Phytophthora infestans disvolviĝis kiel parazito de meksikaj tuberoportaj specioj de la genro Solanum, tiam estas komprenebla kial kultivitaj terpomoj apartenantaj al la sama sekcio de la genro kiel la meksika specio estis tiel forte trafitaj, sed pro la foresto de kunevoluo kun la parazito, kiu ne disvolvis mekanismojn de specifa kaj nespecifa rezisto.
Tomato apartenas al malsama sekcio de la genro, la speco de ĝia interŝanĝo havas signifajn diferencojn de tuberaj specioj, tial, malgraŭ la fakto ke la tomato ne estas ekster la nutraĵa specialiĝo de P. infestans, la intenseco de ĝia damaĝo estis nesufiĉa por gravaj ekonomiaj perdoj.
La apero de epifitotioj sur tomato ŝuldiĝas al gravaj genetikaj ŝanĝoj en la parazito, kiuj pliigis ĝian adapteblecon (patogenecon) kiam parazitite. Ni kredas, ke la nova formo specialigita por paraziti la tomaton estas la T1-raso priskribita de M. Gallegly, kiu efikas sur diversaj ĉerizaj tomatoj (Ruĝa Ĉerizo, Otavo), rezistemaj al la T0-raso disvastigita sur terpomoj (Gallegly, 1952). Ŝajne, mutacio (aŭ serio de mutacioj), kiu transformis la T0-rason en la T1-vetkuron kaj kaŭzis la aperon de klonoj tre adaptitaj al la malvenko de la tomato. Kiel ofte okazas, pliiĝo de patogeneco al unu gastiganto estis akompanata de ĝia malpliiĝo al alia, do komenciĝis ankoraŭ ne kompleta intraspecifa specialiĝo - al terpomoj (raso T0) kaj al tomato (raso T1).
Kio estas la indico por ĉi tiu supozo?
- Okazo sur terpomoj kaj tomatoj. Ĉe tomataj folioj superregas la raso T1, dum ĉe folioj de terpomo ĝi maloftas. Laŭ S.F. Bagirova kaj T.A. Oreshonkova (neeldonita) en la Moskva regiono en 1991-1992, la apero de la raso T1 en terpomaj plantadoj estis 0%, kaj en tomataj plantadoj - 100%; en 1993-1995 - respektive 33% kaj 90%; en 2001 - 0% kaj 67%. Similaj datumoj estis akiritaj en Israelo (Cohen, 2002). Eksperimentoj kun la infekto de terpomaj tuberoj kun izolitaĵoj de la raso T1 kaj miksaĵo de izolitaĵoj T0 kaj T1 montris, ke izolitaĵoj de la raso T1 estas malbone konservataj en tuberoj kaj anstataŭiĝas per izolitaj rasoj de T0 (Dyakov et al., 1975; Rybakova, 1988).
2) Dinamiko de la raso T1 en tomataj plantadoj. Primara infekto de tomataj folioj efektivigas izolitaĵojn de la raso T0, kiuj regas en la analizo de infekto en la unuaj makuloj formitaj sur la folioj. Ĉi tio konfirmas la ĝenerale akceptitan skemon de la parazita migrado: La ĉefa maso de infekto de terpomoj estas farita de la raso T0, tamen malmulto de T1-klonoj konservitaj en terpomoj, iam sur la tomato, delokigas la rason T0 kaj amasiĝas al la fino de la epifitota periodo. Ankaŭ eblas, ke ekzistas alternativa fonto de tomata folia infekto kun la raso T1, kiu ne estas tiel potenca kiel terpomaj tuberoj kaj folioj, sed konstanta. Tial ĉi tiu fonto efikas malforte sur la genetika strukturo de la populacio, kiu infektas tomaton, sed poste determinas la amasiĝon de la raso T1 (Rybakova, 1988; Dyakov et al., 1994).
3) Agreso al terpomoj kaj tomatoj. Artefarita infekto de tomato kaj terpomaj folioj kun izolitaĵoj de rasoj T0 kaj T1 montris, ke la unuaj estas pli agresemaj por terpomoj ol por tomato, kaj la duaj estas pli agresemaj por tomato ol por terpomo. Ĉi tiuj diferencoj manifestiĝas en la delokiĝo de izolitaĵoj de ne "propra" raso de miksita populacio dum foliaj pasejoj en forcejo (D'yakov et al., 1975) kaj en kampaj terpecoj (Leberton et al., 1999); diferencoj en la minimuma infekta ŝarĝo, latenta periodo, grandeco de infektaj makuloj kaj sporproduktado (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).
La agresemo de izolaĵoj de la raso T1 al tomataj varioj malhavantaj rezistajn genojn estas tiel alta, ke ĉi tiuj izolaĵoj sporas sur folioj kiel sur nutra medio sen nekrozi la infektitan histon (Dyakov et al., 1975; Vega-Sanchez et al., 2000).
4) Virulenco por terpomoj kaj tomatoj. La T1-raso influas ĉerizajn tomatajn specojn kun la rezista geno Ph1, dum la T0-raso ne kapablas infekti ĉi tiujn specojn, t.e. havas pli mallarĝan severecon. Rilate al diferencigiloj
La R-genoj de terpomoj estas inverse rilataj, t.e. trostreĉoj izolitaj de tomataj folioj estas malpli virulentaj ol "terpomaj" trostreĉoj (Tabelo 11).
5) Neŭtralaj markiloj. La analizo de neŭtralaj markiloj en la populacioj de P. infestans parazitanta sur terpomoj kaj tomatoj ankaŭ atestas pri la plurdirekta intraspecifa selektado. En la brazilaj loĝantaroj de P. infestans, izolitaj tomataj folioj apartenis al la klona linio US-1, kaj tiuj el terpomaj folioj apartenis al la linio BR-1 (Suassuna et al., 2004). En Florido (Usono), ekde 1994, klono US-90 ekregis sur terpomoj (kun pli ol 8%), kaj klonoj Usono-11 kaj Usono-17 sur tomato, kaj la lastaj izolitaĵoj estas pli agresemaj por tomato ol por terpomo (Weingartner , Tombolato, 2004). Signifaj diferencoj en genotipaj oftecoj (fingrospuroj de DNA) en izolitaj terpomoj kaj tomatoj estis establitaj por 1200 cepoj de P. infestans kolektitaj en Usono de 1989 ĝis 1995 (Deahl et al., 1995).
Uzi la metodon AFLP ebligis apartigi 74 trostreĉojn kolektitajn de terpomaj kaj tomataj folioj en 1996-1997. en Francio kaj Svislando, en 7 grupoj. La terpomaj kaj tomataj trostreĉoj ne klare diverĝis, sed la "terpomaj" trostreĉoj estis genetike pli diversaj ol tiuj "tomataj". La unuaj troviĝis en ĉiuj sep aretoj, kaj la duaj, nur en kvar, kio indikas pli specialan genaron de ĉi-lasta (Knapova kaj Gisi, 2002).
6) Mekanismoj de izolado. Se la populacioj de parazito ĉe du gastigantaj plantospecioj evoluas al mallarĝiga specialiĝo al sia "propra" gastiganto, tiam ekestas diversaj antaŭ- kaj postmeiotaj mekanismoj, kiuj malebligas interpopulaciajn genetikajn interŝanĝojn (Dyakov kaj Lekomtseva, 1984).
Pluraj studoj esploris la efikon de la fonto de gepatraj trostreĉoj sur la efikeco de hibridigo. Dum krucado de trostreĉoj izolitaj de malsamaj specioj de la genro Solanum en Ekvadoro (Oliva et al., 2002), oni trovis ke trostreĉoj kun pariĝa tipo A2 de sovaĝaj Solanacoj (klona linio EC-2) estas la plej malbonaj krucitaj kun trostreĉoj de tomato (linio EC -3), kaj plej efike krucigita kun la terpoma trostreĉiĝo (EC-1).
Ĉiuj hibridoj estis nepatogenaj. La aŭtoroj kredas, ke la malalta procento de hibridiĝo kaj la redukto de patogeneco en hibridoj ŝuldiĝas al postmeiotaj mekanismoj de reprodukta izolado de populacioj.
En la eksperimentoj de Bagirova et al. (1998), granda nombro da terpomaj kaj tomataj trostreĉoj estis krucigita kun la ecoj de la rasoj T0 kaj T1. La plej tre fekundaj krucoj de T1xT1-trostreĉoj izolitaj de tomato (36 oosporoj en la mikroskopa vidkampo, 44% de oospora ĝermado), la malplej efikaj estis krucoj de T0xT1-rasoj izolitaj de malsamaj gastigantoj (malalta nombro da evoluantaj kaj ĝermitaj oosporoj, alta proporcio de malsukcesaj kaj subevoluintaj oosporoj) ... La efikeco de krucoj inter izolitaĵoj de la raso T0 izolitaj de terpomoj estis meza. Ĉar la ĉefa korpo de trostreĉoj de la raso T0 influas terpomojn, ĝi havas fidindan fonton de vintrado - terpomaj tuberoj, sekve de tio la graveco de oosporoj kiel vintraj infektaj unuoj por populacioj de terpomoj estas malalta. La adaptita "tomata formo" kapablas vintrumi sur la tomato en formo de oosporoj (vidu sube) kaj tial konservas pli altan produktivecon de la seksa procezo. Pro ĝia alta fekundeco, T1 akiras sendependan potencialon por primara infekto en tomato. La rezultoj akiritaj de Knapova kaj aliaj (Knapova kaj aliaj, 2002) povas esti interpretataj same. Krucoj de trostreĉoj izolitaj de terpomoj kun trostreĉoj de tomato donis la plej altan nombron da oporoj - 13,8 po kvadrataj mm. meza (kun disvastiĝo de 5-19) kaj meza procento de ĝermado de oosporoj (6,3 kun disvastiĝo de 0-24). Krucoj de trostreĉoj izolitaj de tomato donis la plej malaltan procenton de oporoj (7,6 kun disvastiĝo de 4-12) kun la plej alta procento de sia ĝermado (10,8). La krucoj inter la trostreĉoj izolitaj de terpomoj donis mezan nombron da oporoj (8,6 kun alta disvastiĝo de datumoj - 0-30) kaj la plej malaltan procenton de ĝermado de oporoj (2,7). Tiel, trostreĉoj de terpomoj estas malpli fekundaj ol tiuj de tomato, sed interpopolaj krucoj donis neniujn pli malbonajn rezultojn ol intrapopulaciaj. Eblas, ke la diferencoj kun la supraj datumoj de Bagirova kaj aliaj. estas klarigitaj per la fakto, ke rusaj esploristoj laboris kun trostreĉoj izolitaj komence de la 90aj jaroj de la 90a jarcento, kaj svisaj esploristoj - kun trostreĉoj izolitaj fine de la XNUMXaj jaroj.
La bazo por malalta fekundeco povas esti la heteroploideco de la trostreĉoj. Se en meksikaj populacioj, kie la seksa procezo kaj primara infekto kun oosporaj idoj estas regulaj, plej multaj el la studitaj trostreĉoj de P. Infestans estas diploidaj, tiam en la landoj de la Malnova Mondo intrapopulacia polimorfismo de ploidio estas observata (di-, tri- kaj tetraploidaj trostreĉoj, same kiel heterokariotaj trostreĉoj kun heteroploidaj nukleoj) , kaj trostreĉoj havantaj malsamajn specojn de sekspariĝo, t.e. reciproke fekundaj, diferencas laŭ nuklea ploidio (Therrien et al., 1989, 1990; Whittaker et al., 1992; Ritch, Daggett, 1995). Diverseco de nukleoj en antheridia kaj oogonia povas esti la kialo de malalta fekundeco.
Koncerne nukleajn interŝanĝojn inter hifoj dum anastomozoj, tion malebligas vegetativa neagordigebleco, kiu disigas senseksajn populaciojn en multajn genetike izolitajn klonojn (Poedinok kaj Dyakov, 1987; Gorbunova et al., 1989; Anikina et al., 1997b).
7) Konverĝo de loĝantaroj. La supraj datumoj indikas, ke hibridiĝo inter "terpomo" kaj "tomato" P. infestans trostreĉoj eblas. Reciproka reinfekto de diversaj gastigantoj ankaŭ eblas, kvankam kun reduktita agresemo.
Studo pri loĝantarsignoj en izolitaĵoj de apudaj terpomaj kaj tomataj kampoj en 1993 montris, ke ĉirkaŭ kvarono de la izolitaĵoj izolitaj de tomataj folioj estis transdonitaj de najbara terpoma kampo (Dolgova et al., 1997). Teorie oni povus supozi, ke la diverĝo de populacioj ĉe du gastigantoj pliiĝus kaj kaŭzus la aperon de specialaj intraspecifaj formoj (f. Sp. Terpomo kaj f. Sp. Tomato), precipe ĉar oosporoj povas persisti en plantaj ruboj (Drenth et al., 1995 ; Bagirova, Dyakov, 1998) kaj tomataj semoj (Rubin et al., 2001). Sekve, tomatoj nuntempe havas fonton de printempa regenerado sendepende de terpomaj tuberoj.
Tamen ĉio okazis alimaniere. Vintre kun oosporoj permesis al la parazito eviti la plej mallarĝan stadion de sia vivociklo - la monociklan stadion de vegetaĵaro en la grundo, dum kiu parazitaj ecoj malpliiĝas, kiuj iom post iom restariĝas en la policikla fazo somere.
Tabelo 11. Oftecoj de virulencaj genoj al terpomaj diferencigaj varioj en cepoj de P. infestans
lando | Jaro | Meza nombro da virulencaj genoj en trostreĉoj | aŭtoro | |
el terpomoj | el tomato | |||
Francio | 1995 | 4.4 | 3.3 | Leberton et al., 1999 |
1996 | 4.8 | 3.6 | Leberton, Andrivon, 1998 | |
Francujo, Svisujo | 1996-97 | 6.8 | 2.9 | Knapova, Gisi, 2002 |
Usono | 1989-94 | 5 | 4.8 | Goodwin et al., 1995 |
Usono, Zap. Vaŝingtono | 1996 | 4.6 | 5 | Dorrance et al., 1999 |
1997 | 6.3 | 3.5 | " | |
Ekvadoro | 1993-95 | 7.1 | 1.3 | Oyarzun et al., 1998 |
Israelo | 1998 | 7 | 4.8 | Cohen, 2002 |
1999 | 6 | 5.7 | " | |
2000 | 6.7 | 6.1 | " | |
Rusujo, Mosk. regiono | 1993 | 8.9 | 6.7 | Smirnov, 1996 |
Rusujo, diversaj regionoj | 1995 | 9.4 | 8 | Kozlovskaja kaj aliaj. |
1997 | 9.2 | 9.2 | " | |
2000 | 8.7 | 4.8 | " |
Primaraj zoosporangioj kaj zoosporoj, kiuj ĝermas oosporojn, havas altan gradon de parazita agado, precipe se la oosporoj formiĝis partenogenetike sub la influo de feromonoj de trostreĉiĝo kun la kontraŭa speco de pariĝo. Tial, la infekta materialo sur tomataj plantidoj kreskigitaj el semoj infektitaj kun oosporoj estas tre patogena por kaj tomato kaj terpomo.
Ĉi tiuj ŝanĝoj kaŭzis alian loĝantaran restrukturigon, esprimitan per jenaj gravaj ŝanĝoj laŭ epidemiologia vidpunkto:
- Infektitaj tomataj plantidoj fariĝis grava fonto de primara infekto de terpomoj (Filippov, Ivanyuk, personaj mesaĝoj).
- Epifitotioj sur terpomoj komencis esti observataj jam en junio, ĉirkaŭ monaton pli frue ol kutime.
- En terpomaj plantadoj, la procento de la raso T1 pliiĝis, kio antaŭe troviĝis tie en sensignifa kvanto (Ulanova et al., 2003).
- Trostreĉoj izolitaj de tomataj folioj ĉesis diferenci de terpomaj trostreĉoj en virulenco sur terpomaj diferencigiloj de virulencaj genoj kaj komencis superi "terpomajn" trostreĉojn en agresemo ne nur sur tomato, sed ankaŭ sur terpomoj (Lavrova et al., 2003; Ulanova et al. , 2003).
Tiel, anstataŭ diverĝo, okazis konverĝo de populacioj, la apero de ununura populacio sur du gastigantaj plantoj kun alta severeco kaj agresemo al ambaŭ specioj.
konkludo
Do, malgraŭ pli ol 150 jaroj da intensa studado de P. infestans, en biologio, inkluzive de la populacia biologio de ĉi tiu kaŭza agento de la plej gravaj malsanoj de kultivitaj solanaj plantoj, multe restas nekonata. Ne estas klare, kiel la paŝo de unuopaj stadioj de la vivociklo influas la strukturon de populacioj, kiaj estas la genetikaj mekanismoj de la kanaligita ŝanĝebleco de agresemo kaj virulenco, kia estas la rilatumo de la reproduktaj kaj klonaj reproduktaj sistemoj en naturaj populacioj, kiel hereda vegetativa neagordigebleco, kio estas la rolo de terpomoj kaj tomatoj en la ĉefa infekto de ĉi tiuj kultivaĵoj kaj kia estas ilia efiko al la strukturo de parazitaj populacioj. Ĝis nun tiel gravaj praktikaj problemoj kiel la genetikaj mekanismoj por ŝanĝi la agresemon de la parazito aŭ la erozion de nespecifa terpoma rezisto ne estis solvitaj. Kun la profundiĝo kaj vastiĝo de esplorado pri terpoma malfrua rusto, la parazito prezentas novajn defiojn al esploristoj. Tamen la plibonigo de eksperimentaj kapabloj, la apero de novaj metodikaj aliroj al manipulado kun genoj kaj proteinoj permesas al ni esperi sukcesan solvon de la demandoj.
La artikolo estis publikigita en la ĵurnalo "Terpoma Protekto" (n-ro 3, 2017)