S.N. Elansky, L.Yu. Kokaeva, N.V. Statsyuk, Yu.T. Dyakov
Inngangur
Oomycete Phytophthora infestans (Mont.) De Bary - orsakavaldur seint korndreps, mikilvægasti sjúkdómurinn í kartöflum og tómötum - hefur vakið mikla athygli vísindamanna frá mismunandi löndum í meira en eina og hálfa öld. Það kom skyndilega í Evrópu um miðja XNUMX. öld og olli kartöflufaraldri sem hefur verið í minningu margra kynslóða.
Hingað til er það oft kallað „sveppur írska hungursins“. Næstum hundrað árum eftir fyrstu faraldrana uppgötvuðust villtar mexíkóskar kartöflutegundir sem voru ónæmar fyrir seint korndrepi, þróaðar voru aðferðir til að fara yfir þær með ræktuðum kartöflum (Muller, 1935) og fyrstu seint korndrepandi afbrigði fengust (Pushkarev, 1937). En fljótlega eftir að ræktun þeirra hófst í atvinnuskyni safnaðist upp kynþáttur seint korndrepandi sýkla sem voru skæðir við ónæmar tegundir. og innleiðing nýrra viðnámsgena úr villtum mexíkóskum kartöflum í afbrigði tók fljótt að missa virkni.
Bilun með notkun einsleitrar (lóðréttrar) mótstöðu neyddi ræktendur til að leita að flóknari leiðum til að nýta ósértækt fjölgena (lárétta) viðnám. Undanfarin ár hafa mjög árásargjarnir kynþættir farið að safnast fyrir í einstökum stofnum sníkjudýrsins og valdið rofi jafnvel ósértæks viðnáms. Tilkoma sveppalyfjaþolinna stofna hefur valdið vandamálum við notkun kartöfluverndarefna.
Vegna þess að marktækur munur er á efnasamsetningu, sveppalyfjum og efnaskiptum milli oomycetes og sveppa, eru sveppalyf, sérstaklega kerfisbundin, sem notuð eru til að vernda plöntur gegn mörgum sveppasjúkdómum, áhrifalaus gegn oomycetes.
Þess vegna, í efnavörninni gegn seint korndrepi, var notað margfeldi (allt að 12 sinnum á tímabili eða oftar) úðað með snertiblöndum með fjölbreytt verkun. Byltandi skref var notkun fenýlamíðs, sem eru eitruð fyrir oomycetes og dreifast kerfisbundið í plöntum. Hins vegar leiddi útbreidd notkun þeirra fljótt til uppsöfnunar ónæmra stofna í sveppastofnum (Davidse o.fl., 1981), sem flækti verulega plöntuvernd. P. infestans er nánast eina sníkjudýrið á tempraða svæðinu, skaðinn sem lífrænt ræktað er ekki hægt að gera úr án þess að nota efnafræðilega leið til verndar (Van Bruggen, 1995).
Ofangreint útskýrir þá gífurlegu athygli sem vísindamenn frá mismunandi löndum hafa veitt rannsóknum á íbúum P. infestans, virkni gnægðar þeirra og erfðasamsetningu auk erfðabreytileika breytileika.
Lífsferill R. INFESTANS
Oomycete Phytophthora infestans þróar frumufrumu með haustoria inni í kartöflublöðum. Fóðrun á laufvefjum veldur því að dökkir blettir myndast sem verða svartir og rotna í blautu veðri. Með sterkum ósigri deyr allt laufið. Eftir fóðrunarskeið myndast útvöxtur á mycelium - sporangiophores - sem vaxa út um munnvatnið. Í blautu veðri mynda þeir hvítan blómstra kringum blettina á neðri laufunum. Í endum sporangíóferanna myndast sítrónuformaður zoosporangia sem brotnar af og er borinn með rigningu (mynd 1). Fallangur í vatnsdropa á yfirborði kartöflublaðs, sporangia spíra með 6-8 dýragörðum, sem eftir hreyfingu eru ávalar, þaknar skel og spíra með sýklapípu. Spírinn kemst í gegnum munnvatnið í laufvefinn. Við vissar aðstæður getur sporangía vaxið í vaxtarrör beint í laufvef. Við hagstæð skilyrði er tíminn frá sýkingu til myndunar nýrrar sporólíu aðeins 3-4 dagar.
Einu sinni á jörðinni og síað í gegnum jarðveginn geta sporangia smitað hnýði. Hnýði sem eru mjög fyrir áhrifum rotna við geymslu; í veikum áhrifum getur sýkingin varað fram á næsta tímabil. Að auki getur orsakavaldið seint korndrepi verið viðvarandi á veturna í formi oospores (þykkveggir hvíldar kynferðislegir gróar) í jarðvegi á plöntusorpi og á tómatfræjum. Oospores myndast á lifandi líffærum plantna þegar stofnar af mismunandi gerðum pörunar mæta of miklum raka. Á vorin myndast óeðlileg sporulaga á gróðursettum smituðum hnýði og á plöntuleifum með oospores; dýragarðar koma í jarðveginn og valda smiti í neðri laufum plantna. Í sumum tilfellum getur mycelium vaxið úr sýktum hnýði meðfram græna hluta plöntunnar og birtist venjulega í efri hluta stilksins.
Verulegur munur á oomycetes og flestum sveppum liggur í yfirburði diplófasa í lífsferli þeirra með erfðafræðilegri meíósu og spírun á zygotes (oospores) án skaðlegra kjarnaklofna. Þessi eiginleiki, auk tvípóla heterótallisma í stað tvíkynhneigðar, virðist gera það mögulegt að beita nálægum aðferðum sem þróaðar eru til að rannsaka íbúa hærri heilkjörnunga (greining á panmixia og undirskiptingu íbúa, innan- og interpopulation genaflæði osfrv.). Þrír þættir leyfa þó ekki að flytja þessar aðferðir að fullu við rannsóknina á íbúum P. infestans.
1. Samhliða tvöföldum ópórum myndast sjálfsfrjóvgandi og partenogenetic oospores í stofnum (Fife og Shaw, 1992; Anikina o.fl., 1997a; Savenkova, Cherepnikoba-Anirina, 2002; Smirnov, 2003) og tíðni myndunar þeirra getur verið næg til að hafa áhrif á niðurstöðum prófanna.
2. Kynferðislegt ferli í P. infestans leggur óverulegt af mörkum til virkni stofnstærðarinnar, vegna þess að sveppurinn fjölgar sér aðallega með gróðurgróum og myndar meira en 90% af niðurstöðum greiningar mökunargerðarinnar með hefðbundinni aðferð á næringarefnum. ... vaxtarskeiðið eru nokkrar kynslóðir ókynhneigðrar stíflunar (fjölhringaþróunar). Oospores gegna mikilvægu hlutverki við varðveislu lífverunnar á því tímabili þar sem engar grænar plöntur eru til (á veturna) og í aðal sýkingu ungplöntna. Síðan, á sumrin, kemur fram fjölgun klóna og aukning eða öfugt fækkun einstakra klóna sem stafar af kynferðislegri endurblöndun, sem aðallega ræðst af vali hinna aðlagaðri. Þess vegna getur hlutfall einstakra klóna í þýði í upphafi og lok fitulyfja verið allt annað.
3. Lýst hringrás er einkennandi fyrir frumbyggja P. infestans í heimalandi sínu, Mið-Ameríku. Á öðrum svæðum í heiminum var kynferðislegt ferli ekki þekkt í meira en 100 ár; gróðurfruman í sýktum kartöfluhnýði var vetrarstigið. Lífsferillinn var fullkomlega agamískur og útbreiðslan var í brennidepli í eðli sínu: sýkingin frá einum sýktum gróðursettum hnýði fór í laufin og myndaði aðaláherslu sjúkdómsins sem gæti sameinast stórfelldri þróun sjúkdómsins.
Svona, á sumum svæðum getur verið um skiptingu kynferðislegra og ókynhneigðra hringrása að ræða, á öðrum - aðeins ókynhneigð hringrás.
Uppruni P. INFESTANS
P. infestans komu fram í Evrópu í lok fyrri hluta 1991. aldar. Þar sem kartaflan er upprunnin í norðausturhluta Suður-Ameríku var gert ráð fyrir að sníkjudýrið væri komið þaðan til Evrópu í uppsveiflu chilean saltpeter. Rannsóknir sem gerðar voru á Rockefeller Center kartöflustöðinni í Toluca-dalnum í Mexíkó neyddu hins vegar þessa skoðun til að vera endurskoðuð (Niederhauser 1993, XNUMX).
1. Í Toluca-dalnum hafa staðbundnar hnýði kartöflutegundir (Solanum demissum, S. bulbocastanum, o.s.frv.) Mismunandi erfðaefni fyrir lóðrétta viðnám ásamt mikilli ósértækri viðnám, sem bendir til langrar samþróunar með sníkjudýrið. Suður-Ameríkutegundir, þar með taldar kartöflur, skorta gen gegn viðnámi.
2. Í Toluca-dalnum eru einangrun með pörunargerðirnar A1 og A2, þar af leiðandi að kynbættir íbúar P. infestans eru útbreiddir; á meðan í heimalandi ræktuðu kartöflunnar, Suður-Ameríku, dreifist sníkjudýrið einhliða.
3. Í Toluca-dalnum eru árlegir alvarlegir faraldrar seint korndrepi. Þess vegna, meðal Norður-Ameríku vísindamanna (Cornell háskólans), er skoðunin á Mesóameríku (Mið-Ameríku) sem fæðingarstaður kartöflufytóþoru staðfest (Goodwin o.fl., 1994).
Suður-amerískir vísindamenn eru ekki sömu skoðunar. Þeir telja að ræktaða kartaflan og sníkjudýrið P. infestans hafi sameiginlegt heimaland - Suður-Ameríku Andesfjöllin. Þeir studdu sjónarmið sitt með sameindarannsóknum á greiningu á DNA fjölbreytum erfðaefni hvatbera (mtDNA) og kjarnagenum RAS og β-tubulin (Gomez-Alpizar o.fl., 2007). Þeir sýndu að stofnarnir, sem safnað var frá mismunandi heimshlutum, komu frá þremur ólíkum ættarlínum sem (allir þrír) finnast í Suður-Ameríku Andesfjöllum. Andlenskar haplotýpur eru afkomendur tveggja lína: einangrun af elstu mtDNA ættinni er að finna á villtum vaxandi Solanaceae frá Anarrhicomenum hlutanum í Ekvador, en einangrun af annarri línunni eru algeng á kartöflum, tómötum og villtum náttskuggum. Í Toluca eru jafnvel sjaldgæfar haplotýpur ættaðar úr aðeins einni ætt, þar sem erfðabreytileiki Toluca stofna (lág fjöldatíðni sumra breytilegra staða) gefur til kynna sterk stofnáhrif vegna nýlegs svífs.
Að auki fannst ný tegund P. andina í Andesfjöllunum, formgerð og erfðafræðilega lík P. infestans, sem samkvæmt höfundum bendir á Andesfjöllin sem heitan blett af tegundum í ættkvíslinni Phytophthora. Að lokum, í Evrópu og Bandaríkjunum, eru íbúar P. infestans með báðar ættir Andes, en í Toluca aðeins einn.
Þessi útgáfa kallaði fram viðbrögð frá hópi vísindamanna frá mismunandi löndum sem unnu mikla tilraunavinnu til að endurskoða fyrri rannsóknina (Goss o.fl., 2014). Í þessu verki voru í fyrsta lagi fróðlegri örsatellít DNA raðir notaðar til að rannsaka DNA fjölbreytni; í öðru lagi til greiningar á þyrpingu, fólksflutningum, tímamismun íbúa o.s.frv. þróaðri líkön voru notuð (F-tölfræði, Bayesian nálgun, osfrv.) og í þriðja lagi var ekki aðeins notaður samanburður við Andes tegundirnar P. andina, þar sem blendinga eðli var komið á (P. infestans x Phytophthora sp.) en einnig með mexíkósku landlægu tegundunum P. mirabilis, P. Ipomoeae og Phytophthora phaseoli, sem eru erfðafræðilega nálægt P. infestans innifalin í sömu klæðningu (Kroon o.fl., 2012). Sem afleiðing af þessum greiningum var ótvírætt sýnt að rótarhluti fylgjandi trés af öllum tegundum ættkvíslarinnar Phytophthora sem tekinn var í rannsóknina, að undanskildum blendingnum P. andina, tilheyrir mexíkóskum stofnum og flæðisflæðið hefur áttina Mexíkó - Andesfjöll, en ekki öfugt, og upphaf þess fellur saman við evrópsku nýlenda nýja heimsins (fyrir 300-600 árum). Þannig kom tilkoma P. infestans tegunda sem sérhæfð voru fyrir ósigri kartöflanna í efri erfðamiðju myndunar hnýðublöðra sólanar plantna, þ.e. í Mið-Ameríku.
Erfðamengi P. INFESTANS
Árið 2009 raðaði alþjóðlegt teymi vísindamanna saman heilu erfðamengi P infestans (Haas o.fl., 2009) en stærðin var 240 MB. Þetta er nokkrum sinnum meira en í náskyldum tegundum P. sojae (95 Mb), sem valda rót rotna sojabauna, og P. Ramorum (65 Mb), sem hefur áhrif á dýrmætar trjátegundir eins og eik, beyki og sumar aðrar. Gögnin sem fengust sýndu að erfðamengið inniheldur mikinn fjölda eintaka af endurteknum röð - 74%. Erfðamengið inniheldur 17797 próteinkóðunargen, en meginhluti þeirra eru gen sem taka þátt í frumuferlum, þar með talin DNA afritun, umritun og þýðing á próteinum.
Samanburður á erfðamengi af ættkvíslinni Phytophthora leiddi í ljós óvenjulegt skipulag erfðamengisins sem samanstóð af blokkum af röð af varðveittum genum, þar sem genþéttleiki er tiltölulega mikill og innihald endurtekinna raða er tiltölulega lágt og einstök svæði með ekki varðveitt genaröð, með lágan genþéttleika og hátt innihald endurtekinna svæða. Íhaldssamir blokkir eru 70% (12440) af öllum P. infestans próteinkóðunargenum. Innan íhaldssamra kubba eru genin venjulega náið aðskilin með meðaltal fjarlægð milli kynslóða 604 bp. Á svæðum milli íhaldssamra kubba er fjarlægð milli erfða meiri (3700 punktar) vegna aukningar á þéttleika endurtekinna frumefna. Örvandi seytingargen effectors sem er í örri þróun eru staðsett á svæðum sem eru fátækir við gen.
Raðgreining á erfðamengi P. Infestans sýndi að um það bil þriðjungur erfðamengisins tilheyrir flutningsefnum. Erfðamengi P. infestans inniheldur marktækt fleiri ólíkar fjölskyldur umbreytinga en önnur þekkt erfðamengi. Flestir transposons P. infestans tilheyra sígaunafjölskyldunni.
Stór fjöldi sérstakra genafjölskyldna sem taka þátt í meingerð hefur verið greindur í erfðamengi P. infestans. Verulegur hluti þeirra kóðar áhrifaprótein sem breyta lífeðlisfræði hýsingarplöntunnar og stuðla að smiti hennar. Þeir falla í tvo víðtæka flokka: apoplastískir örgjörvar, sem virka í millifrumu rýmunum (apoplasts), og umfrymsgeislar, sem berast í frumur um haustoria. Apoplastískir virkarar fela í sér seytt vatnsrofin ensím svo sem próteasa, lípasa og glýkósýlasa sem eyðileggja plöntufrumur; hemlar varnarensíma hýsilplanta og drepandi eiturefni eins og Nep1-eins prótein (NPL) og Pcf-eins og lítil cysteinrík prótein (SCR).
P. infestans effector gen eru fjölmörg og venjulega stærri en non-patogenic gen. Þekktust eru umfrymsvirkarnir RXLR og Crinkler (CNR). Dæmigert umfrymsvirkni oomycetes eru RXLR prótein. Öll RXLR effector gen sem fundist hafa hingað til innihalda amínó-enda hópinn Arg-XLeu-Arg, þar sem X er amínósýra. Í kjölfar rannsóknarinnar var bent á að 563 RXLR gen væru í erfðamengi P. infestans, sem er 60% meira en í P. sojae og P. ramorum. Um það bil helmingur RXLR gena í erfðamengi P. infestans er tegundasértækur. RXLR aflgjafar eru með margs konar röð. Meðal þeirra voru auðkennd ein stór og 150 litlar fjölskyldur. Ólíkt aðalpróteini eru RXLR afkynsgenin venjulega staðsett í genfátækum og endurtekningsríkum svæðum erfðamengisins. Farslegu þættirnir sem ákvarða gangverk þessara svæða auðvelda sameiningu þessara gena.
Cytoplasmic CRN effectors voru upphaflega auðkenndir í afritum P. infestans sem kóða fyrir dreppeptíð úr plöntuvef. Frá uppgötvun þeirra hefur lítið verið vitað um fjölskyldu þessara áhrifavalda. Greining á erfðamengi P. Infestans leiddi í ljós mikla fjölskyldu af 196 CRN genum, sem er marktækt stærri en í P. sojae (100 CRN) og P. ramorum (19 CRN). Eins og RXLR eru CRN einingarprótín og samanstanda af mjög varðveittu N-loka LFLAK léni (50 amínósýrur) og aðliggjandi DWL ríki sem inniheldur mismunandi gen. Flest CRNs (60%) hafa merki peptíð.
Möguleiki ýmissa CRNs til að trufla frumuferli hýsingarplöntunnar hefur verið kannaður. Við greiningu á drepi plantna gerði fjarlæging CRN2 próteina það mögulegt að bera kennsl á C-enda svæðið sem samanstóð af 234 amínósýrum (stöðum 173-407, DXG léni) og olli frumudauða. Greining á P. infestans CRN genum leiddi í ljós fjögur mismunandi C-enda svæði, sem einnig valda frumudauða innan plöntunnar. Þetta felur í sér nýgreindu DC lénin (P. Infestans hefur 18 gen og 49 gerviógen), auk D2 (14 og 43) og DBF (2 og 1) lén sem eru svipuð próteinkínasa. Prótein CRN léna sem koma fram í plöntu eru varðveitt (án merki peptíða) í plöntufrumu og örva frumudauða með innanfrumubúnaði. Önnur 255 röð sem innihalda CRN lén virka líklegast ekki sem gen.
Aukningin í fjölda og stærð RXLR og CRN genafjölskyldna var væntanlega vegna sameindar endurblöndunar sem ekki eru samsætu og tvöföldunar gena. Þrátt fyrir þá staðreynd að erfðamengið inniheldur mikinn fjölda virkra hreyfanlegra þátta, eru enn engar beinar vísbendingar um flutning gena frá áhrifavöldum.
Aðferðir notaðar við rannsókn á íbúabyggingu
Rannsóknin á erfðauppbyggingu stofna byggir nú á greiningu á hreinum ræktun af stofnum hennar. Greining á stofnum án þess að einangra hreina ræktun er einnig gerð í sérstökum tilgangi, svo sem til dæmis að rannsaka árásarhæfni íbúa eða tilvist stofna sem eru ónæmir fyrir sveppalyfjum í honum (Filippov o.fl., 2004; Derevyagina o.fl., 1999). Rannsóknir af þessu tagi fela í sér að nota sérstakar aðferðir en lýsing þeirra er utan gildissviðs þessarar endurskoðunar. Við samanburðargreiningu stofna er fjöldi aðferða notaður sem byggir bæði á greiningu á DNA uppbyggingu og á rannsókn á svipgerðum birtingarmyndum. Samanburðargreining á stofnum þarf að takast á við fjölda einangrunar, sem gerir ákveðnar kröfur til aðferða sem notaðar eru. Helst ættu þeir að uppfylla eftirfarandi kröfur (Cooke, Lees, 2004, Mueller, Wolfenbarger, 1999):
- vera ódýr, auðveld í framkvæmd, þurfa ekki verulegan tíma kostnað, vera byggð á almennt tiltækri tækni (til dæmis PCR);
- verður að búa til nægjanlega mikinn fjölda sjálfstæðra codominant merkiseiginleika;
- hafa mikla endurskapanleika;
- nota lágmarks magn af vefjum sem á að skoða;
- vera sérstakur fyrir undirlagið (mengunin sem er til staðar í ræktuninni ætti ekki að hafa áhrif á árangurinn);
- þarf ekki að nota hættulegar aðgerðir og mjög eitruð efni.
Því miður eru engar aðferðir sem svara til allra ofangreindra breytna. Til samanburðarrannsóknar á stofnum á okkar tímum eru notaðar aðferðir byggðar á greiningu á svipgerðareinkennum: veiru við kartöflu- og tómatafbrigði (kartöflu- og tómatakapphlaup), gerð pörunar, litróf peptíðasa ísensíma og glúkósa-6-fosfat ísómerasa og á greiningu á DNA uppbyggingu: lengd fjölbreytni takmörkunarbrot (RFLP), sem venjulega er bætt við blendinga rannsaka RG 57, greiningu á örsatellít endurtekningum (SSR og InterSSR), mögnun með handahófskenndum grunnum (RAPD), mögnun á takmörkunarbrotum (AFLP), mögnun með grunnum einsleitum raðir hreyfanlegra þátta (til dæmis Inter SINE PCR), ákvörðun hvatbera DNA haplotypes.
Stuttar lýsingar á aðferðum við samanburðarrannsóknir á stofnum sem notaðir voru í vinnunni með P. Infestans
Svipgerðarmerki
„Kartöflu“ hlaup
„Kartöflu“ hlaup eru algengar rannsóknir og notaðar merkingar. „Einfaldir kartöflur“ kynþættir hafa eitt gen fyrir kartöflumein, „flókið“ - að minnsta kosti tvö. Black o.fl. (1953), sem dregur saman öll þau gögn sem þeim eru tiltæk, komust að því að fytophthora kynstofninn er fær um að smita plöntur með viðnámsgeninu / genunum sem samsvarar P. infestans virulence geninu / genunum og fundu kynþátt 1, 2, 3 og 4 sem smita plöntur með gen R1, R2, R3 og R4, þ.e. samspil sníkjudýrsins og hýsilsins á sér stað í samræmi við gen fyrir meginreglu. Ennfremur uppgötvaði Black með þátttöku Gallegly og Malcolmson viðnámsgenin R5, R6, R7, R8, R9, R10 og R11, sem og samsvarandi kynþáttum (Black, 1954; Black & Gallegly, 1957; Malcolmson & Black, 1966; Malcolmson, 1970).
Það eru víðtækar upplýsingar um kynþáttasamsetningu sýkla frá mismunandi svæðum. Án þess að greina þessar upplýsingar í smáatriðum munum við aðeins benda á almenna þróun: þar sem afbrigði með ný viðnámsgen eða samsetningar þeirra voru notuð, í fyrstu varð nokkur veiking á seint korndrepi, en síðan birtust kynþættir með samsvarandi meindýragenum og voru valdir og uppbrot seint korndrepi hófust á ný. Sérstaklega varð vart við eiturverk gegn fyrstu 4 ónæmisgenunum (R1-R4) í söfnunum sem safnað var fyrir kynningu á ræktun afbrigða með þessum genum, en fjöldi virulent stofna jókst verulega þegar sýkillinn var sníkjaður á tegundum sem bera þessi gen. Gen 5-11 voru aftur á móti nokkuð algeng í söfnum (Shaw, 1991).
Rannsókn á hlutfalli ólíkra kynþátta á vaxtarskeiðinu, sem gerð var seint á níunda áratugnum, sýndi að í upphafi þróunar sjúkdómsins voru klónar með litla árásarhneigð og 1980-1 meinsemdargen ríkjandi hjá íbúunum.
Ennfremur með þroska seint korndrepi minnkar styrkur upprunalegu klóna og fjöldi „flókinna“ kynþátta með mikla árásarhæfni eykst. Atburður þess síðarnefnda í lok tímabilsins nær 100%. Þegar hnýði er geymt, minnkar árásarhneigð og tap á einstökum afbrigðisgenum. Kraftur klónaskipta getur komið fram í mismunandi afbrigðum á mismunandi vegu (Rybakova & Dyakov, 1990). Rannsóknir okkar á árunum 2000-2010 sýndu hins vegar að flókin kynþáttur er að finna frá upphafi fitulyfja meðal stofna sem eru einangraðir bæði úr kartöflum og tómötum. Þetta er líklega vegna breytinga á íbúum P. Infestans í Rússlandi.
Á árunum 1988-1995 náði „superraces“ með öllum eða næstum öllum meindýragenum á mismunandi svæðum 70-100%. Þessar aðstæður komu til dæmis fram í Hvíta-Rússlandi, í Leníngrad og Moskvu, í Norður-Ossetíu og í Þýskalandi (Ivanyuk o.fl., 2002a, 2002b; Polityko, 1994; Schober-Butin o.fl., 1995).
„Tómatur“ hlaup
Í tómatsósum fundust aðeins 2 gen viðnám gegn seint korndrepi - Ph1 (Gallegly & Marvell, 1955) og Ph2 (Al-Kherb, 1988). Eins og í tilviki kartöflukappakstursins eiga sér stað samspil tómata og P. infestans á erfðaefni. T0 hlaupið smitar afbrigði sem hafa ekki viðnámsgen (flest iðnaðar notuð yrki), T1 kynið smitar afbrigði með Ph1 geninu (Ottawa) og T2 kynið smitar afbrigði með Ph2 geninu.
Í Rússlandi fannst næstum eingöngu T0 á kartöflum; T0 var ríkjandi á tómötum í byrjun tímabilsins, en seinna kom T1 keppninni í staðinn (Dyakov o.fl., 1975, 1994). Eftir 2000 byrjaði T1 á kartöflum í mörgum stofnum strax í byrjun nýrnabilunartímabilsins. Í Bandaríkjunum voru kartöflustofnar ekki sjúkdómsvaldandi fyrir tómötum, auk kynþátta T0, T1 og T2, en á tómötum voru T1 og T2 allsráðandi (Vartanian & Endo, 1985; Goodwin o.fl., 1995).
Pörunargerð
Til að framkvæma rannsóknina er krafist prófunar (tilvísunar) stofna með þekktum gerðum pörunar - A1 og A2. Prófeinangrunin er sáð með þeim í pörum í petrískálum með hafragaramiðli. Eftir ræktun í 10 daga eru plöturnar skoðaðar með tilliti til eða fjarveru oospores í miðlinum á snertisvæði stofnanna. Það eru 4 valkostir: stofninn tilheyrir gerð A1 pörun, ef hann myndar sporð með A2 prófunartækinu, til A2, ef hann myndar sporð með A1 prófari, til A1A2, ef hann myndar sporð með báðum prófunum, eða er dauðhreinsaður (00), ef hann myndar ekki sporð án prófunaraðila (síðustu tveir hóparnir eru sjaldgæfir).
Til að ákvarða hraðari tegundir pörunar var reynt að bera kennsl á svæði erfðamengisins sem tengjast gerð pörunar, með það að markmiði að nota þau frekar til að ákvarða gerð pörunar með PCR. Ein fyrsta árangursríka tilraunin til að bera kennsl á slíka síðu var gerð af bandarískum vísindamönnum (Judelson o.fl., 1995). Með því að nota RAPD aðferðina tókst þeim að bera kennsl á W16 svæðið sem tengist gerð mökunar hjá afkvæmum tveggja krossaðra einangrana og hanna par af 24 bp grunnum fyrir mögnun þess (W16-1 (5'-AACACGCACAAGGCATATAAATGTA-3 ') og W16-2 (5' -GCGTAATGTAGCGTAACAGCTCTC-3 ') Eftir takmörkun PCR afurðarinnar við takmörkun ensímið HaeIII var mögulegt að aðskilja einangrun með pörunargerðum A1 og A2.
Önnur tilraun til að fá PCR merki til að ákvarða tegundir pörunar var gerð af kóreskum vísindamönnum (Kim, Lee, 2002). Þeir auðkenndu sértækar vörur með AFLP aðferðinni. Fyrir vikið voru par af grunnum PHYB-1 (áfram) (5'-GATCGGATTAGTCAGACGAG-3 ') og PHYB-2 (5'-GCGTCTGCAAGGCGCATTTT-3') þróaðar, sem leyfði sértæka mögnun á erfðamengissvæðinu sem tengdist A2 pörun. Í kjölfarið héldu þeir áfram þessari vinnu og hönnuðu grunnfimi 5 'AAGCTATACTGGGACAGGGT-3' (INF-1, áfram) og 5'-GCGTTCTTTCGTATTACCAC-3 '(INF-2), sem gerir kleift að auka mögulega Mat-A1 svæðið sem einkennir stofna með pörunargerðinni A1. Notkun PCR greiningar á pörunargerðum sýndi góðan árangur í rannsókninni á P. infestans íbúum í Tékklandi (Mazakova o.fl., 2006), Túnis (Jmour, Hamada, 2006) og fleiri svæðum. Á rannsóknarstofu okkar (Mytsa, Elansky, óbirt) voru 34 P. infestans stofnar einangraðir úr veikum kartöflu- og tómatlíffærum á mismunandi svæðum í Rússlandi (Kostroma, Ryazan, Astrakhan, Moskvu oblast). Niðurstöður PCR greiningar með því að nota tilteknar grunnur meira en 90% féllu saman við niðurstöður greiningar á pörunargerð með hefðbundinni aðferð á næringarefnum.
Tafla 1. Breytileiki viðnáms innan Sib 1 klónsins (Elansky o.fl., 2001)
Sýnishorn staðsetningar | Fjöldi greindra einangraða | Fjöldi viðkvæmra (S), veikburða (SR) og ónæmra (R) stofna, stk (%) | ||
S | SR | R | ||
G. Vladivostok | 10 | 1 (10) | 4 (40) | 5 (50) |
G. Chita | 5 | 0 | 0 | 5 (100) |
Irkutsk | 9 | 9 (100) | 0 | 0 |
G. Krasnoyarsk | 13 | 12 (92) | 1 (8) | 0 |
Jekaterinburg borg | 15 | 8 (53) | 1 (7) | 6 (40) |
O. Sakhalin | 66 | 0 | 0 | 66 (100) |
Omsk hérað | 18 | 0 | 0 | 18 (100) |
Metalaxyl viðnám sem þýði
Snemma á níunda áratug síðustu aldar komu fram öflugir uppbrot seint korndrepi af völdum metalaxyl-ónæmra P. infestans stofna á ýmsum svæðum. Kartöflueldi í mörgum löndum hefur orðið fyrir verulegu tjóni (Dowley & O'Sullivan, 1980; Davidse o.fl., 1981; Derevyagina, 1983). Síðan þá hefur í mörgum löndum heims verið stöðugt eftirlit með því að fenýlamíð ónæmir stofnar hafi verið í íbúum P. infestans. Til viðbótar við hagnýtt mat á horfum fyrir notkun lyfja sem innihalda fenýlamíð, byggja upp kerfi til varnaraðgerða og spá fyrir um fitulyf, hefur viðnám gegn þessum lyfjum orðið einn af merkisþáttum sem notaðir eru mikið til samanburðargreiningar á íbúum þessa sýkla. Notkun mótstöðu gegn metalaxýli í samanburðarrannsóknum á íbúum ætti þó að fara fram með hliðsjón af því að: 1991 - erfðafræðilegur grunnur ónæmis hefur ekki enn verið ákvarðaður nákvæmlega, 1 - ónæmi fyrir metalaxýli er sérhæfður eiginleiki sem getur verið breytilegur eftir notkun fenýlamíðs, 2 - mismunandi hversu næmt það er fyrir metalaxýl stofnum innan einnar klónalínu (tafla 3).
Litróf ísóensíma
Ísómeðmerki eru venjulega óháð ytri aðstæðum, sýna arfleifð Mendels og eru meðvirk, sem gerir kleift að greina á milli homó- og heterósýgóta. Notkun próteina sem genamerkja gerir það mögulegt að bera kennsl á bæði stórar endurskipulagningar erfðaefnisins, þ.mt litningabreytingar og erfðabreytingar, og eins amínósýrubreytingar.
Rafskautarannsóknir á próteinum hafa sýnt að flest ensím eru til í lífverum í formi nokkurra brota sem eru mismunandi að rafsegulshreyfingum. Þessi brot eru afleiðing af kóðun margra mynda ensíma eftir mismunandi stöðum (samsætum eða ísóensímum) eða með mismunandi samsætum sama staðsetningar (samsætur eða samsómsensím). Það er að isóensím eru mismunandi gerðir eins ensíms. Mismunandi form hafa sömu hvatavirkni, en eru lítillega mismunandi í stökum amínósýrubreytingum í peptíðinu og í hleðslu. Slíkur munur kemur í ljós við rafdrátt.
Í rannsókninni á P. infestans stofnum eru litróf ísóensíma tveggja próteina, peptidasa og glúkósa-6-fosfat ísómerasa, notuð (þetta ensím er einmyndað í rússneskum íbúum, því eru aðferðir við rannsókn þess ekki kynntar í þessu verki). Til að aðgreina þau í ísóensím á rafsviði er próteinblöndum sem eru einangruð úr rannsökuðu lífverunum borin á hlaupplötu sem sett er í rafsvið. Dreifihraði einstakra próteina í hlaupinu fer eftir hleðslu og mólþunga; því á rafsviði er blöndan af próteinum aðskilin í aðskild brot, sem hægt er að sjá fyrir sér með sérstökum litarefnum.
Rannsóknin á peptidasa ísóensímum er gerð á sellulósa asetati, sterkju eða pólýakrýlamíð hlaupum. Þægilegast er aðferðin sem byggist á notkun sellulósa asetat hlaupa framleiddar af Helena Laboratories Inc. Það þarf ekki mikið magn af prófunarefnum, það gerir manni kleift að fá andstæðar bönd á hlaupinu eftir rafdrætti fyrir bæði ensím staðsetningar, framkvæmd þess krefst ekki mikils tíma og efniskostnaðar (mynd 2).
Lítið stykki af mycelium er flutt í 1,5 ml örrör, 1-2 dropum af eimuðu vatni er bætt við það. Eftir það er sýnið einsleitt (til dæmis með rafbora með plastfestingu sem hentar fyrir örrör) og setið í 25 sekúndur í skilvindu við 13000 snúninga á mínútu. 8 μl frá hverri örrör. flotið er fært á borðplötuna.
Sellulósa asetat hlaupið er fjarlægt úr biðminni ílátið, þurrkað á milli tveggja blaða af síupappír og sett með vinnulaginu upp á plastbotn álagsins. Lausnin frá plötunni er flutt með áfyllingartækinu yfir á hlaupið 2-4 sinnum. Gelið er flutt í rafdráttarhólfið,
Tafla 2. Samsetning lausnarinnar sem notuð er til að lita sellulósa asetat hlaup við greiningu peptíðasa ísensíma, dropi af málningu (brómófenól blár) er settur á brún hlaups.
TRIS HCl, 0,05M, Ph 8,0 2 ml
Peroxidasi, 1000 einingar / ml 5 dropar
o-dianisidin, 4 mg / ml 8 dropar
MgCl2, 20 mg / ml 2 dropar
Gly-Leu, 15 mg / ml 10 dropar
L-amínósýra oxidasa, 20 u / ml 2 dropar
Rafmagnsskynjun er framkvæmd í 20 mínútur. við 200 V. Eftir rafdrætti er hlaupið flutt á málningarborð og litað með sérstakri málningarlausn (tafla 2). 10 ml af 1,6% DIFCO agar er bráðinn í örbylgjuofni, kældur í 60 ° C og síðan er 2 ml af agar blandað við málningarblöndu og hellt á hlaup. Rendur birtast innan 15-20 mínútna. L-amínósýru oxidasa hvarfefninu er bætt strax áður en lausninni er blandað saman við bráðið agar.
Í rússneskum íbúum er Pep 1 staðsetningin táknuð með arfgerðum 100/100 og 92/100. Homozygote 92/92 er afar sjaldgæft (um 0,1%). Locus Rehr 2 er táknað með þremur arfgerðum 100/100, 100/112 og 112/112 og öll 3 afbrigðin eru nokkuð algeng (Elanky og Smirnov, 2003, mynd 2).
Erfðamengisrannsóknir
Hömlubrotslengd fjölbreytni með síðari blendingi (RFLP-RG 57)
Heildar DNA er meðhöndlað með Eco R1 takmörkunarensími, DNA brot eru aðskilin með rafdrætti í agarósa hlaupi. Kjarna-DNA er mjög stórt og hefur margar endurteknar raðir, sem gerir það erfitt að greina beint fjölmörg brot sem fást með verkun takmörkunarensíma. Þess vegna eru DNA brotin sem aðskilin eru í hlaupinu flutt í sérstaka himnu og notuð til blendinga við RG 57 rannsakann, sem inniheldur núkleótíð merkt með geislavirkum eða blómstrandi merkimiðum. Þessi rannsakandi blandast við endurteknar erfðaraðar röð (Goodwin o.fl., 1992, Forbes o.fl., 1998). Eftir sjónræna niðurstöðu blendinga á ljós- eða geislavirku efni fæst fjölblendingsblendingarsnið (fingrafar), táknað með 25-29 brotum (Forbes o.fl., 1998). Samkynhneigð (klóna) afkvæmi munu hafa sömu snið. Með því að raða böndunum á rafdráttarmyndina er hægt að dæma um líkt og ólíkar lífverur sem bornar eru saman.
Hvatbera DNA haplotýpur
Í flestum heilkjörnungafrumum er mtDNA kynnt í formi tvöfalds þráðlaga hringlaga DNA sameindar, sem ólíkt kjarnalituðum heilkjörnungafrumum, fjölgar sér hálfvarandi og tengist ekki próteinsameindum.
Mitochondrial erfðamengi P. infestans var raðað og fjöldi verka var varið til greiningar á lengdartakmörkunarlengdum (Carter o.fl., 1990, Goodwin, 1991, Gavino, Fry, 2002). Eftir að Griffith og Shaw (1998) þróuðu einfalda og hraðvirka aðferð til að ákvarða mtDNA haplotýpur, varð þessi merki einn sá vinsælasti í rannsóknum á P. Infestans. Kjarni aðferðarinnar samanstendur af raðmyndun tveggja hvatbera DNA búta (úr sameiginlegu erfðamenginu) með grunnum F2-R2 og F4-R4 (tafla 3) og takmörkun þeirra í kjölfarið með takmörkunarensímum MspI (1. brot) og EcoR1 (2. brot). Aðferðin gerir þér kleift að bera kennsl á 4 haplotýpur: Ia, IIa, Ib, IIb. Tegund II er frábrugðin gerð I vegna nærveru innskots 1881 bp að stærð og á mismunandi staðsetningu takmörkunarstaða á svæðum P2 og P4 (mynd 3).
Frá árinu 1996, meðal stofna sem safnað var á yfirráðasvæði Rússlands, var aðeins tekið eftir haplotypum Ia og IIa (Elansky o.fl., 2001, 2015). Þær er hægt að bera kennsl á eftir aðskilnað takmarkunarafurða við grunnur F2-R2 á rafsviði (mynd 4, 5). Tegundir mtDNA eru notaðar í samanburðargreiningu á stofnum og íbúum. Í fjölda verka voru gerðir af hvatbera DNA notaðar til að einangra einræktaðar línur og vegabréfa einangrun P. infestans (Botez o.fl., 2007; Shein o.fl., 2009). Með því að nota PCR-RFLP aðferðina var komist að þeirri niðurstöðu að mtDNA er ólíkt í sama P. infestans stofni (Elansky og Milyutina, 2007). Möglunarskilyrði: 1x (500 sek. 94 ° C), 40x (30 sek. 90 ° C, 30 sek. 52 ° C, 90 sek. 72 ° C); 1x (5 mín. 72 ° C). Hvarfblanda: (20 μl): 0,2 U Taq DNA pólýmerasa, 1x 2,5 mM MgCl2-Taq biðminni, 0,2 mM hver dNTP, 30 pM grunnur og 5 ng af greindu DNA, afjónað vatn - allt að 20 μl.
Takmarkanir á PCR vörunni eru framkvæmdar í 4-6 klukkustundir við hitastig 37 ° C. Takmörkunarblanda (20 μl): 10x MspI (2 μl), 10x takmörkunarbuffer (2 μl), afjónað vatn (6 μl), PCR vara (10 μl).
Tafla 3. Grunnur notaður til að magna upp mtDNA fjölbreytu svæði
Locus | Grunnur | Grunnlengd og staðsetning | PCR vörulengd | Takmarka |
---|---|---|---|---|
P2 | F2: 5'- TTCCCTTTGTCCTCTACCGAT | 21; 13619-13639 | 1070 | MspI |
R2: 5'- TTACGGCGGTTTAGCACATACA | 22; 14688-14667 | |||
P4 | F4: 5'- TGGTCATCCAGAGGTTTATGTT | 22; 9329-9350 | 964 | EcoRI |
R4:5 - CCGATACCGATACCAGCACCAA | 22; 10292-10271 |
Random primer amplification (RAPD)
Þegar RAPD er framkvæmt er einn grunnur notaður (stundum nokkrir grunnur samtímis) með handahófskenndri núkleótíð röð, venjulega 10 núkleótíð að lengd, með hátt innihald (frá 50%) af GC núkleótíðum og lágt glæðandi hitastig (um það bil 35 ° C). Slíkir grunnarar „lenda“ á fjölmörgum viðbótarstöðum í erfðamenginu. Eftir magnun fæst mikill fjöldi magnara. Fjöldi þeirra fer eftir grunninum / grunnunum sem notaðir eru og viðbragðsaðstæðunum (styrkur MgCl2 og glæðishitastig).
Sjónmynd amplicons fer fram með eimingu í polyacrylamide eða agarose geli. Þegar RAPD greining er gerð er nauðsynlegt að fylgjast vandlega með hreinleika greindra efna, vegna þess að mengun með öðrum lifandi hlutum getur valdið verulegri aukningu á gripum sem eru nokkuð margir við greiningu á hreinu efni (Perez o.fl., 1998). Notkun þessarar aðferðar við rannsókn á erfðamengi P. infestans endurspeglast í mörgum verkum (Judelson, Roberts, 1999, Ghimire o.fl., 2002, Carlisle o.fl., 2001). Val á viðbragðsaðstæðum og grunnur (51 10-núkleótíð grunnur var rannsakaður) er að finna í grein Abu-El Samen o.fl., (2003).
Microsatellite Endurgreining (SSR)
Míkrasatellít endurtekningar (einfaldar endurtekningar á röð, SSR) eru endurteknar stuttar raðir af 1-3 (stundum allt að 6) núkleótíðum sem eru til staðar í kjarna erfðaefni allra heilkjörnunga. Fjöldi endurtekninga í röð getur verið breytilegur frá 10 til 100. Microsatellite loci koma fram með nokkuð hári tíðni og dreifast meira og minna jafnt um erfðamengið (Lagercrantz o.fl., 1993). Fjölmyndun örsatellítraða tengist mismun á fjölda endurtekninga á grunnmótífi. Microsatellite merkimiðar eru meðvirk, sem gerir það mögulegt að nota þau til að greina uppbyggingu íbúa, ákvarða skyldleika, flóttaleiðir arfgerða o.s.frv. Meðal annarra kosta þessara merkja ætti að hafa í huga mikla fjölbreytileika, góða endurskapanleika, hlutleysi og getu til að framkvæma sjálfvirka greiningu og mat. Greining á fjölbreytni örsatellít endurtekninga er gerð með PCR magnun með því að nota grunnur sem er viðbót við einstaka raðir sem eru hliðstæðar microsatellite loci. Upphaflega var greiningin framkvæmd með aðskilnaði hvarfafurða á pólýakrýlamíð hlaupi. Seinna lögðu starfsmenn fyrirtækisins Applied Biosystems til að nota grunnflúrmerktar grunnur til að greina viðbragðsvörur með sjálfvirkum leysiskynjara (Diehl o.fl., 1990) og síðan venjulegum sjálfvirkum DNA raðböndum (Ziegle o.fl., 1992). Merking grunnara með ýmsum blómstrandi litarefnum gerir þér kleift að greina nokkra merki í einu á einni akrein og í samræmi við það auka framleiðni aðferðarinnar verulega og auka nákvæmni greiningarinnar.
Fyrstu ritin sem varið var til notkunar SSR greiningar við rannsókn P. infestans birtust snemma á 2000. áratugnum. (Knapova, Gisi, 2002). Ekki voru allir merkingar sem höfundarnir lögðu til sýndu nægilega fjölbreytni, þó voru tveir þeirra (4B og G11) með í hópi 12 SSR merkja sem Lees og félagar lögðu til (2006) og síðan samþykktir í rannsóknarneti Eucablight (www.eucablight .org) sem staðall fyrir P. infestans. Nokkrum árum síðar var birt rannsókn á gerð kerfis fyrir margfeldisgreiningu á P. infestans DNA byggt á átta SSR merkjum (Li o.fl., 2010). Að lokum, eftir að hafa metið alla áður lagða merkjara og valið þá upplýsandi, sem og að hagræða grunnur, blómstrandi merkimiða og magnunaraðstæður, kynnti sami hópur höfunda kerfi eins þreps margfeldisgreiningar, þar á meðal 12 merki (tafla 4; Li o.fl. , 2013a). Grunnþættirnir sem notaðir eru í þessu kerfi voru valdir og merktir með einum af fjórum flúrperum (FAM, VIC, NED, PET) þannig að svið sams konar stærða grunnfæra með sömu merkimiðum skarast ekki.
Höfundar gerðu greininguna á PTC200 magnara (MJ Research, Bandaríkjunum) með því að nota QIAGEN multiplex PCR pökkum eða QIAGEN Typeit Microsatellite PCR pökkum. Rúmmál hvarfblöndunnar var 12.5 μL. Möglunarskilyrðin voru sem hér segir: fyrir QIAGEN multiplex PCR: 95 ° C (15 mín), 30x (95 ° C (20 s), 58 ° C (90 s), 72 ° C (60 s), 72 ° C (20 mín); fyrir QIAGEN Type-it Microsatellite PCR: 95 ° C (5 mín), 28x (95 ° C (30 sek), 58 ° C (90 sek), 72 ° C (20 sek), 60 ° C (30 mín).
Aðskilnaður og sjón af PCR vörum var gerð með ABI3730 sjálfvirkri DNA-greiningartæki (Applied Biosystems).
Tafla 4. Einkenni 12 staðlaðra SSR merkja sem notuð eru við arfgerð P. Infestans (Li o.fl., 2013a)
Nafn | Fjöldi samsætna | Stærðarsvið samsætur (bp) | Grunnur |
PiG11 | 13 | 130-180 | F: NED-TGCTATTTATCAAGCGTGGG R: GTTTCAATCTGCAGCCGTAAGA |
Ft02 | 4 | 255-275 | F: NED-ACTTGCAGAACTACCGCCC R: GTTTGACCACTTTCCTCGGGTTC |
PinfSSR11 | 4 | 325-360 | F: NED-TTAAGCCACGACATGAGCTG R: GTTTAGACAATTGTTTTGTGGTCGC |
D13 | 16 | 100-185 | F: FAM-TGCCCCCTGCTCACTC R: GCTCGAATTCATTTACAGACTTG |
PinfSSR8 | 4 | 250-275 | F: FAM-AATCTGATCGCAACTGAGGG R: GTTTACAAGATACAACACGTCGCTCC |
PinfSSR4 | 7 | 280-305 | FAM-TCTTGTTCGAGTATGGCGACG R: GTTTCACTTCGGGAGAAAGGCTTC |
Ft04 | 4 | 160-175 | F: VIC-AGCGGCTTTACCGATGG R: GTTTCAGCGGCTGTTTCGAC |
Ft70 | 3 | 185-205 | F: VIC-ATGAAAATACGTCAATGCTCG R: CGTTGGATATTTCTATTTCTTCG |
PinfSSR6 | 3 | 230-250 | F: GTTTTGGTGGGGCTGAAGTTTT R: VIC-TCGCCACAAGATTTATTCCG |
Ft63 | 3 | 265-280 | F: VIC-ATGACGAAGATGAAAGTGAGG R: CGTATTTTCCTGTTTATCTAACACC |
PinfSSR2 | 3 | 165-180 | F: PET-CGACTTCTACATCAACCGGC R: GTTGCTTGGACTGCGTCTTTAGC |
Pi4B | 5 | 200-295 | F: PET-AAAATAAAGCCTTTTGGTTCA R: GCAAGCGAGGTTTGTAGATT |
Dæmi um sýn á greiningarniðurstöðurnar er sýnt á mynd. 6. Niðurstöðurnar voru greindar með GeneMapper 3.7 hugbúnaði með því að bera saman fengin gögn og gögn þekktra einangrana. Til að auðvelda túlkun greiningarniðurstaðna er nauðsynlegt að fela 1-2 tilvísunareinangrun með þekktri arfgerð í hverja rannsókn.
Fyrirhugaðar rannsóknaraðferðir voru prófaðar á verulegum fjölda sýna úr vettvangi, en eftir það staðluðu höfundar samskiptareglur milli rannsóknarstofa tveggja samtaka, The James Hutton Institute (UK) og Wageningen University & Research (Holland), sem ásamt möguleikanum á að nota venjuleg FTA kort til að einfalda söfnun og flutningur á P. infestans DNA sýnum gerði það mögulegt að tala um möguleika á notkun þessa þróunar í atvinnuskyni. Að auki gerði fljótleg og nákvæm aðferð við arfgerð P. infestans einangrunar með multiplex SSR greiningu mögulegt að framkvæma staðlaðar rannsóknir á íbúum þessa sýkla á heimsvísu og stofnun heims gagnagrunns um seint korndrep innan ramma Eucablight verkefnisins (www.eucablight.org), þ.m.t. , þar með taldar niðurstöður úr greiningu örsúlts, gerði það mögulegt að rekja tilkomu og útbreiðslu nýrra arfgerða um allan heim.
Amplified takmörkun brot lengd fjölbreytni (AFLP). AFLP (fjölbreytt brotlengd fjölbreytni) er tækni til að búa til slembi sameindamerki með sérstökum grunnur. Í AFLP er DNA meðhöndlað með blöndu af tveimur takmörkunarensímum. Sérstakar millistykki eru bundnir við klístra endana á takmörkunarbrotunum.
Þessi brot eru síðan magnuð með því að nota grunnur sem eru viðbót við millistykki röðina og takmörkunarsvæðið og bera að auki einn eða fleiri handahófa basa í 3 'endum þeirra. Brotamengið sem fæst er háð takmörkunarensímum og handahófskenndum núkleótíðum við 3'-endana á grunnunum (Vos o.fl., 1995). AFLP - arfgerð er notuð til að rannsaka fljótt erfðabreytileika ýmissa lífvera.
Ítarleg lýsing á aðferðinni er gefin í verkum Mueller, Wolfenbarger, 1999, Savelkoul o.fl., 1999. Mikil vinna við samanburð á upplausn AFLP og SSR aðferða hefur verið unnin af kínverskum vísindamönnum. Rannsakaðir voru svipgerðir og arfgerðareinkenni 48 P. einangraða infestans sem safnað var frá fimm svæðum í Norður-Kína. AFLP litrófið leiddi í ljós átta mismunandi DNA arfgerðir, öfugt við SSR arfgerðir, sem engin fjölbreytni kom í ljós fyrir (Guo o.fl., 2008).
Mögnun með grunnum einsleitum raðir hreyfanlegra þátta
Merki sem eru unnin úr röð endurfluttra flutninga eru mjög þægileg fyrir erfðakortlagningu, rannsókn á erfðafjölbreytni og þróunarferli (Schulman, 2006). Ef grunnur er gerður til að bæta við stöðugar raðir ákveðinna hreyfanlegra frumefna er mögulegt að magna upp erfðamengissvæðin sem eru á milli þeirra. Í rannsóknum á orsakavaldi seint korndrepi var aðferðinni við að magna upp hluti erfðamengisins með því að nota grunn sem viðbót við kjarnaröð SINE (Short Interspersed Nuclear Elements) retropazone beitt með góðum árangri (Lavrova og Elansky, 2003). Með því að nota þessa aðferð kom fram munur jafnvel á kynlausum afkvæmum eins einangrunar. Í þessu sambandi var komist að þeirri niðurstöðu að inter - SINE - PCR aðferðin væri mjög sértæk og hreyfihraði SINE frumefna í Phytophthora erfðamenginu mikill.
Í erfðamengi P. infestans hafa verið greindar 12 fjölskyldur stuttra endurskiptinga (SINE); tegundadreifing stuttra retrotransposons var rannsökuð, frumefni (SINEs) voru greind sem finnast í erfðamengi P. infestans (Lavrova, 2004).
Aðgerðir við beitingu aðferða við samanburðarrannsóknir á stofnum í íbúarannsóknum
Þegar þú skipuleggur rannsókn verður maður að skilja greinilega markmiðin sem hún stundar og nota viðeigandi aðferðir. Þannig gera sumar aðferðir mögulegt að búa til fjölda sjálfstæðra merkimiða, en hafa um leið litla endurgeranleika og eru mjög háðar hvarfefnum sem notuð eru, viðbragðsaðstæðum og mengun prófunarefnisins. Þess vegna, í hverri rannsókn á hópi stofna, er nauðsynlegt að nota nokkur stöðluð (tilvísunar) einangrun, en jafnvel í þessu tilfelli er mjög erfitt að sameina niðurstöður nokkurra tilrauna.
Þessi hópur aðferða nær til RAPD, AFLP, InterSSR, InterSINE PCR. Eftir mögnun fæst mikill fjöldi DNA brota af mismunandi stærðum. Ráðlagt er að nota slíkar aðferðir ef nauðsynlegt er að koma á framfæri mun á náskyldum stofnum (afkvæmi, villt tegund stökkbrigði osfrv.), Eða í þeim tilvikum þar sem þörf er á ítarlegri greiningu á litlu sýni. Þannig er AFLP aðferðin mikið notuð við erfðakortlagningu P. infestans (van der Lee o.fl., 1997) og í rannsóknum á íbúum (Knapova, Gisi, 2002, Cooke o.fl., 2003, Flier o.fl., 2003). Slíkar aðferðir eru óviðeigandi að nota þegar búið er til gagnagrunna af stofnum, vegna þess að það er í raun ómögulegt að sameina bókhald niðurstaðna þegar greiningar eru gerðar á mismunandi rannsóknarstofum.
Þrátt fyrir að einfaldleikinn og hraði framkvæmdarinnar virðist vera (DNA einangrun án góðrar hreinsunar, mögnunar, sýnilegrar niðurstöðu) þarf þessi hópur aðferða að nota sérstaka aðferð til að skjalfesta niðurstöðurnar: eiming í pólýakrýlamíð hlaupi með merktum (geislavirkum eða lýsandi) grunnum og útsetningu fyrir ljósi eða geislavirku efni. Hefðbundin myndun ethidium bromide agarose gel hentar almennt ekki fyrir þessar aðferðir vegna þess að mikill fjöldi DNA búta af mismunandi stærðum getur sameinast.
Aðrar aðferðir, þvert á móti, gera það mögulegt að búa til lítinn fjölda eiginleika með mjög mikilli endurskapanleika þeirra. Þessi hópur inniheldur rannsókn á hvatbera DNA haplotypum (aðeins tvær haplotypes Ia og IIa eru tilgreindar í Rússlandi), pörunargerðir (flest einangrun er deilt í 2 tegundir: A1 og A2, sjálffrjóvgandi SF er sjaldan að finna) og peptidasa isozyme spectra (tveir staðir Pep1 og Pep2 , sem samanstendur af tveimur ísóensímum hvor) og glúkósa-6-fosfat ísómerasa (í Rússlandi er enginn breytileiki í þessum eiginleika, þó að marktæk fjölbreytni sé fram í öðrum löndum heims). Það er ráðlegt að nota þessa eiginleika við greiningu safna, samningu svæðisbundinna og alþjóðlegra gagnagrunna. Ef um er að ræða greiningu á samsætum og haplótýpum af hvatbera-DNA er yfirleitt hægt að gera án staðlaðra stofna, en við greiningu á pörunargerðum þarf tvö prófeinangrun með þekktum pörunargerðum.
Viðbragðsskilyrði og hvarfefni geta aðeins haft áhrif á andstæðu vörunnar á rafdráttargrunni; birtingarmynd gripa í þessum tegundum rannsókna er ólíkleg.
Sem stendur er meirihluti íbúa í Evrópuhluta Rússlands táknaður með stofnum af báðum gerðum pörunar (tafla 6), meðal þeirra eru einangrun með tegundir Ia og IIa af hvatbera DNA (aðrar tegundir mtDNA sem finnast í heiminum hafa ekki fundist í Rússlandi eftir 1993). Litróf peptíðasa ísóensíma er táknað með tveimur arfgerðum á Pep1 staðnum (100/100, 92/92 og heterósýgóti 92/100, og arfgerðin 92/92 er afar sjaldgæf (<0,3%)) og tvær arfgerðir á Pep 2 staðnum (100/100 , 112/112 og heterósýgóti 100/112, þar sem arfgerðin 112/112 kemur sjaldnar fyrir en 100/100, en einnig nokkuð oft).
Enginn breytileiki var í litrófi ísóensíma glúkósa-6-fosfat ísómerasa eftir 1993 (hvarf klónalínunnar US-1); öll einangruð rannsóknir höfðu 100/100 arfgerðina (Elansky og Smirnov, 2002).
Þriðji hópur aðferða gerir kleift að fá nægjanlegan hóp óháðra merkiseiginleika með mikla endurskapanleika. Í dag inniheldur þessi hópur RFLP-RG57 rannsakann, sem framleiðir 25-29 DNA brot af mismunandi stærðum. RFLP-RG57 er hægt að nota bæði við greiningu á sýnum og samningu gagnagrunna. Þessi aðferð er þó mun dýrari en fyrri, hún er tímafrek og krefst nægilega mikið magn af mjög hreinsuðu DNA. Þess vegna neyðist rannsakandinn til að takmarka magn prófaðs efnis.
Þróun RFLP-RG57 snemma á níunda áratug síðustu aldar efldi verulega íbúarannsóknir á orsakavaldi seint roða. Það varð grundvöllur aðferðarinnar sem byggðist á vali og greiningu á „Clonal línum“ (sjá hér að neðan). Samhliða RFLP-RG90, pörun gerð, DNA fingrafar (RFLP-RG57 aðferð), litróf peptíðasa og glúkósa-57-fosfat ísómerasa ísensíma og hvatbera DNA gerð eru notuð til að bera kennsl á einræktaðar línur. Þökk sé honum var sýnt fram á það al., 6), í stað gamalla íbúa með nýjum (Drenth o.fl., 1994, Sujkowski o.fl., 1993, Goodwin o.fl., 1994a), komu í ljós klónalínur sem voru ríkjandi í mörgum löndum heims. Rannsóknir á rússneskum stofnum með þessari aðferð sýndu mikla arfgerðar fjölbreytni af stofnum evrópska hlutans og einmyndun íbúa í Asíu og Austurlöndum fjær Rússlandi (Elansky o.fl., 1995). Og nú er þessi aðferð enn sú helsta í íbúarannsóknum á P. infestans. Hins vegar er breið dreifing þess hindruð af frekar miklum kostnaði og vinnuafli við framkvæmdina.
Önnur efnileg tækni sem sjaldan er notuð í rannsóknum á P. infestans er microsatellite repeat (SSR) greining. Eins og er er þessi aðferð mikið notuð til að einangra einræktarlínur. Til greiningar á stofnum voru slíkir svipgerðarmerki einkenni eins og tilvist arfleifðargena við kartöfluafbrigði (Avdey, 1995, Ivanyuk o.fl., 2002, Ulanova o.fl., 2003) og tómatar mikið notaðir (og eru áfram notaðir). Nú hafa gen fyrir afbrigði við kartöfluafbrigði misst gildi sitt sem merkiseinkenni fyrir íbúarannsóknir vegna útlits hámarks (eða nálægt því) fjölda af meindýragenum í langflestum einangruðum. Á sama tíma er T1 veirugenið fyrir tómatarækt sem bera samsvarandi Ph1 gen enn notað með góðum árangri sem merkiseinkenni (Lavrova o.fl., 2003; Ulanova o.fl., 2003).
Í mörgum verkum er ónæmi fyrir sveppalyfjum notað sem merkiseinkenni. Þessi eiginleiki er óæskilegur til notkunar í íbúarannsóknum vegna fremur auðveldrar birtingar ónæmisbreytinga í klónalínum eftir að metalaxýl- (eða mefenoxam-) innihaldandi sveppalyf hafa verið notuð á svæðinu. Til dæmis var sýndur marktækur munur á viðnámsstigi innan Sib1 klóna línunnar (Elansky o.fl., 2001).
Þannig eru pörunartegundir, peptidasa ísóensím litróf, hvatbera DNA gerð, RFLP-RG57, SSR ákjósanlegir merkingar til að búa til gagnabanka og merkja stofna í söfnum. Til að bera saman takmörkuð sýni er hægt að nota AFLP, RAPD, InterSSR, Inter-SINE PCR (tafla 5) ef nauðsynlegt er að nota hámarksfjölda merkiseiginleika. Þó ber að hafa í huga að þessar aðferðir eru illa endurskapanlegar og í hverri tilraun fyrir sig (magnun rafdráttarferils) er nauðsynlegt að nota nokkur viðmiðunareinangrun.
Tafla 5. Samanburður á mismunandi aðferðum við rannsóknir á stofnum P. infestans
viðmiðun | TC | Isofer löggur | MtDNA | RFLP-RG57 | RAPD | ISSR | SSR | AFLP | Rev |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Magn upplýsinga | Н | Н | Н | С | В | В | С | В | В |
Endurtekjanleiki | В | В | В | В | Н | Н | С | С | С |
Möguleiki á gripum | Н | Н | Н | Н | В | С | Н | С | В |
Kostnaður | Н | С | Н | В | Н | Н | Н | С | Н |
Vinnuþáttur | Н | Н | Н | В | NS * | NS * | Н | С | NS * |
Greiningarhraði ** | В | Н | Н | С | Н | Н | Н | Н | Н |
Athugið: H - lágt, C - miðlungs, B - hátt; НС * - vinnuaflsstyrkur er lítill þegar agarós hlaup er notað eða sjálfvirkt
genotyper, miðlungs - með eimingu í pólýakrýlamíð hlaupi með merktum grunnur,
** - ekki reiknað með þeim tíma sem varið er til að rækta mycel til DNA einangrunar.
Uppbygging íbúa
Klónalínur
Þar sem ekki er um endurröðun að ræða eða óverulegt framlag hennar til íbúabyggingarinnar samanstendur íbúinn af ákveðnum fjölda klóna, þar sem erfðaskipti eru afar sjaldgæf.
Í slíkum stofnum er upplýsandi að rannsaka ekki tíðni einstakra gena, heldur tíðni arfgerða sem eiga sameiginlegan uppruna (einræktarlínur eða einræktaðar ættir) og eru aðeins mismunandi í punktbreytingum. Íbúarannsóknir á seint korndrepandi sýkla og greining á einrænum línum hefur hraðað verulega síðan tilkoma RFLP-RG57 aðferðarinnar snemma á níunda áratug síðustu aldar. Samhliða RFLP-RG90 eru gerð pörun, litróf peptíðasa og glúkósa-57-fosfat ísómerasa ísensíma og hvatbera DNA gerð notuð til að bera kennsl á klónalínur. Einkenni algengustu klóna línanna eru sýnd í töflu 6.
Klón US-1 réð alls staðar í íbúum allt til loka níunda áratugarins, eftir það hófst önnur klóna í staðinn og hvarf frá Evrópu og Norður-Ameríku. Það er nú að finna í Austurlöndum fjær (Filippseyjar, Taívan, Kína, Japan, Kóreu, Koh o.fl., 80, Mosa o.fl., 1994), í Afríku (Úganda, Kenýa, Rúanda, Goodwin o.fl., 1993, Vega-Sanchez o.fl. al., 1994; Ochwo o.fl., 2000) og í Suður-Ameríku (Ekvador, Brasilía, Perú, Forbes o.fl., 2002, Goodwin o.fl., 1997). Engir stofnar sem tilheyra US-1994 línunni hafa verið greindir í Ástralíu einum. Apparently, P. infestans einangraðir komu til Ástralíu með annarri bylgju fólksflutninga (Goodwin, 1).
Klón US-6 flutti frá Norður-Mexíkó til Kaliforníu seint á áttunda áratugnum og olli faraldri þar í kartöflum og tómötum eftir 70 ár án sjúkdóms. Vegna mikillar árásarhneigðar kom hún í staðinn fyrir klóninn US-32 og fór að ráða yfir vesturströnd Bandaríkjanna (Goodwin o.fl., 1a).
Arfgerðirnar US-7 og US-8 fundust í Bandaríkjunum árið 1992 og þegar árið 1994 var dreift víða í Bandaríkjunum og Kanada. Á einu akrítímabili er klón US-8 fær um að færa klóna US-1 næstum alveg í kartöfluþræði sem upphaflega voru smitaðir af báðum klónum í jöfnum styrk (Miller og Johnson, 2000).
Klónar BC-1 til BC-4 hafa verið auðkenndir í Bresku Kólumbíu í fáum einangrum frá Goodwin o.fl., 1995b). Klón US-11 dreifðist víða í Bandaríkjunum og leysti US-1 af hólmi í Taívan. Klónar JP-1 og EC-1, ásamt klónum US-1, eru algengir í Japan og Ekvador, í sömu röð (Koh o.fl., 1994; Forbes o.fl., 1997).
SIB-1 er klón sem ríkti í Rússlandi yfir víðfeðmu svæði frá Moskvu svæðinu til Sakhalin. Á Moskvu svæðinu uppgötvaðist það árið 1993 og sumir akurstofnar samanstóðu aðallega af stofnum af þessari klónalínu, mjög ónæmir fyrir metalaxýli. Eftir 1993 dró verulega úr algengi þessa klóna. Utan Ural 1997-1998 fannst SIB-1 alls staðar, að undanskildu Khabarovsk svæðinu (klóninn SIB-2 er útbreiddur þar). Rýmislegur aðskilnaður klóna með mismunandi tegundum pörunar útilokar kynferðislegt ferli í Síberíu og Austurlöndum fjær. Á Moskvu svæðinu, öfugt við Síberíu, eru íbúar táknaðir með mörgum einræktum; næstum hver einangrun hefur einstaka fjölfókus arfgerð (Elansky o.fl., 2001, 2015). Ekki er hægt að skýra þessa fjölbreytni eingöngu með innflutningi á sveppastofnum frá mismunandi heimshlutum með innfluttu fræefni. Þar sem báðar tegundir pörunar eiga sér stað hjá stofninum er mögulegt að fjölbreytileiki þess sé einnig vegna sameiningar. Þannig er í Bresku Kólumbíu gert ráð fyrir tilurð arfgerða BC-2, BC-3 og BC-4 vegna blendinga klóna BC-1 og US-6 (Goodwin o.fl., 1995b). Það er mögulegt að blendinga stofnar finnist í íbúum Moskvu. Til dæmis geta stofnar MO-4, MO-8 og MO-11 blóðsykur fyrir PEP staðinn verið blendingar á milli stofna MO-12, MO-21, MO-22, með A2 pörunargerð og arfhreinir fyrir eina sams konar PEP staðnum og stofninn MO-8, með A1 pörunargerð og arfhreina fyrir aðra samsætu staðarins. Og ef þetta er raunin og í nútíma íbúum P. infestans er tilhneiging til aukins hlutverks kynferðislegs ferils, þá mun upplýsingagildi greiningar á fjölfókus klónum minnka (Elansky o.fl., 2001, 2015).
Afbrigði í klónalínum
Fram á 90 áratug 20. aldar var einræktarlínan US-1 útbreidd í heiminum. Flestir sviðsins og svæðisbundnir íbúar samanstóð eingöngu af stofnum með US-1 arfgerðinni. Hins vegar kom einnig fram munur á einangrunum, líklega af völdum stökkbreytingarferlis. Stökkbreytingar áttu sér stað bæði í kjarna- og hvatbera-DNA og höfðu meðal annars áhrif á magn ónæmis fyrir fenýlamíðlyfjum og fjölda veirugena. Línur sem eru frábrugðnar upprunalegu arfgerðum með stökkbreytingum eru auðkenndar með viðbótartölum á eftir punktinum sem fylgir nafninu á upprunalegu arfgerðinni (til dæmis US-1.1 stökkbreytt lína af klónalínunni US-1). Fingrafar DNA línur US-1.5 og US-1.6 innihalda mismunandi stærðir aukalína (Goodwin o.fl., 1995a, 1995b); klóna línan US-6.3 er einnig frábrugðin US-6 í einni aukalínu (Goodwin, 1997, tafla 7).
Í rannsókninni á hvatbera-DNA kom í ljós að í klónalínunni US-1 finnst aðeins tegund 1b af hvatbera-DNA (Carter o.fl., 1990). En í rannsókninni á stofnum af þessum klónaættum frá Perú og Filippseyjum fundust einangrun sem hafa hvatbera DNA tegundir frábrugðnar 1b vegna tilvistar innsetninga og eyðinga (Goodwin, 1991, Koh o.fl., 1994).
Tafla 6. Multilocus arfgerðir af nokkrum P. infestans klónalínum
Nafn | Pörunargerð | Isózymer | DNA fingraför | MtDNA gerð | |
GPI | PEP | ||||
US-1 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1.0111010110011E + 24 | Ib |
US-2 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1.0111010010011E + 24 | - |
US-3 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1.0111000000011E + 24 | - |
US-4 | A1 | 100/100 | 92/92 | 1.0111010010011E + 24 | - |
US-5 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1.0111010010011E + 24 | - |
US-6 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1.0111110010011E + 24 | IIb |
US-7 | A2 | 100/111 | 100/100 | 1.0011000010011E + 24 | Ia |
US-8 | A2 | 100/111/122 | 100/100 | 1.0011000010011E + 24 | Ia |
US-9 | A1 | 100/100 | 83/100 | * | - |
US-10 | A2 | 111/122 | 100/100 | - | - |
US-11 | A1 | 100/111 | 92/100 | 1.0101110010011E + 24 | IIb |
US-12 | A1 | 100/111 | 92/100 | 1.0001000010011E + 24 | - |
US-14 | A2 | 100/122 | 100/100 | 1.0000000000011E + 24 | - |
US-15 | A2 | 100/100 | 92/100 | 1.0001000010011E + 24 | Ia |
US-16 | A1 | 100/111 | 100/100 | 1.0001100010011E + 24 | - |
US-17 | A1 | 100/122 | 100/100 | 1.0100010000011E + 24 | - |
US-18 | A2 | 100/100 | 92/100 | 1.0001000010011E + 24 | Ia |
US-19 | A2 | 100/100 | 92/100 | 1.0101010000011E + 24 | Ia |
EB-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 |
Athugið: * - engin gögn.
Tafla 7. Margfókus arfgerðir og stökkbreyttar línur þeirra
Nafn | Pörunargerð | | DNA fingraför (RG57) | Skýringar | |
GPI | PEP-1 | ||||
US-1 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1011101011001101000110011 | Upprunaleg arfgerð 1 |
US-1.1 | A1 | 86/100 | 100/100 | 1011101011001101000110011 | Stökkbreyting í PEP |
US-1.2 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1011101010001101000110011 | Stökkbreyting í RG57 |
US-1.3 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1011101001001101000110011 | Stökkbreyting í RG57 |
US-1.4 | A1 | 86/100 | 100/100 | 1011101010001101000110011 | Stökkbreyting í RG57 og PEP |
US-1.5 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1011101011001101010110011 | Stökkbreyting í RG57 |
US-6 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1011111001001100010110011 | Upprunaleg arfgerð 2 |
US-6.1 | A1 | 100/100 | 92 /92 | 1011111001001100010110011 | Stökkbreyting í PEP |
US-6.2 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1011101001001100010110011 | Stökkbreyting í RG57 |
US-6.3 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1011111001011100010110011 | Stökkbreyting í RG57 |
US-6.4 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1011011001001100010110011 | Stökkbreyting í RG57 og PEP |
US-6.5 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1011111001001100010010011 | Stökkbreyting í RG57 |
BR-1 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1011101000001100001111011 | Upprunaleg arfgerð 3 |
BR-1.1 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1010101000001100001110011 | Stökkbreyting í RG57 |
Einnig eru breytingar á litrófi samsætna. Að jafnaði eru þau af völdum niðurbrots lífveru sem er upphaflega arfblendin fyrir þetta ensím í arfhreina. Árið 1993, á ávöxtum tómata, greindum við stofn með einkenni sem einkenna US-1: RG57 fingrafar, hvatbera DNA gerð og 86/100 arfgerð fyrir glúkósa-6-fosfat-ísómerasa, en það var arfhreint (100/100) fyrir fyrsta peptidasa staðinn í stað 92/100 heterósýgót sem er dæmigert fyrir þessa klónalínu. Við nefndum arfgerð þessa stofns MO-17 (tafla 6). Stökkbreytilínurnar US-1.1 og US-1.4 eru einnig frábrugðnar US-1 eftir stökkbreytingum á fyrsta peptidasa staðnum (tafla 7).
Stökkbreytingar sem leiða til breytinga á fjölda veiruafbrigða fyrir kartöflu- og tómatategundir eru nokkuð algengar. Þeir komu fram meðal einangraða klónalínunnar US-1 í íbúum frá Hollandi (Drenth o.fl., 1994), Perú (Goodwin o.fl., 1995a), Póllandi (Sujkowski o.fl., 1991), Norður-Norður-Ameríku (Goodwin o.fl., ., 1995b). Mismunur á fjölda erfðaeininga kartöflu kom einnig fram meðal einangra af einrænu línunum US-7 og US-8 í Kanada og Bandaríkjunum (Goodwin o.fl., 1995a), meðal einangraða SIB-1 línunnar í Asíuhluta Rússlands (Elansky o.fl., 2001 ).
Einangraðir með mikinn mun á stigi ónæmis fyrir fenýlamíðlyfjum voru greindir í einstofna sviðahópum, sem allir tilheyrðu klónalínunni Sib-1 (Elansky o.fl., 2001, tafla 1). Næstum allir stofnar af klónalínunni US-1 eru mjög næmir fyrir metalaxýli; þó voru mjög ónæmar einangranir af þessari línu einangraðar á Filippseyjum (Koh o.fl., 1994) og á Írlandi (Goodwin o.fl., 1996).
Nútíma íbúar P. infestans
Mið-Ameríka (Mexíkó)
P. infestans íbúar í Mexíkó eru mjög frábrugðnir öðrum íbúum heimsins, sem er fyrst og fremst vegna sögulegrar stöðu sinnar. Fjölmargar rannsóknir á þessum stofni og skyldum tegundum P. infestans af klæðunum Phytophthora, svo og staðbundnum tegundum af ættinni Solanum, leiddu til þeirrar niðurstöðu að þróun sýkla í miðhluta Mexíkó átti sér stað ásamt þróun gestgjafajurtanna og tengdist kynferðislegri endurröðun (Grünwald, Flier , 2005). Báðar tegundir pörunar eru táknaðar í stofninum og í jöfnum hlutföllum og nærvera oospores í jarðvegi á plöntum og hnýði af kartöflum og villtum tegundum sem tengjast villtum Solanum staðfestir tilvist kynferðislegs ferils í stofninum (Fernández-Pavía o.fl., 2002). Nýlegar rannsóknir á Toluca-dalnum og nágrenni hans (væntanlega upprunamiðill sýkilsins) staðfestu mikla erfðafjölbreytileika íbúa P. infestans (134 fjölgerðar arfgerðir í 176 sýnum) og tilvist nokkurra aðgreindra undirhópa á svæðinu (Wang o.fl., 2017). Þættir sem stuðla að þessari aðgreiningu eru staðbundin skipting undirhópa á hálendi Mið-Mexíkó, mismunur á ræktunaraðstæðum og kartöfluafbrigði sem notuð eru í dölum og fjöllum og tilvist villtra hnýðra Solanum tegunda sem geta virkað sem vélar (Fry o.fl. ., 2009).
Hins vegar skal tekið fram að íbúar P. infestans í norðurhluta Mexíkó eru klónalegri í eðli sínu og líkjast meira íbúum Norður-Ameríku, sem getur bent til þess að þetta séu nýju arfgerðirnar (Fry o.fl., 2009).
Norður Ameríka
Norður-Ameríku íbúar P. infestans hafa alltaf haft mjög einfalda uppbyggingu og klóna eðli þeirra var komið á fót löngu áður en notkun greiningar á smáhimnum var gerð. Fram til 1987 var klóna línan US-1 allsráðandi í Bandaríkjunum og Kanada (Goodwin o.fl., 1995). Um miðjan áttunda áratuginn, þegar sveppalyf byggð á metalaxýli komu fram, var byrjað að skipta út þessum klóna fyrir aðrar, ónæmari arfgerðir sem fluttu frá Mexíkó (Goodwin o.fl., 70). Í lok 1998s. US-90 arfgerðin kom í stað US-8 arfgerðarinnar í Bandaríkjunum og varð ríkjandi klónalína á kartöflum (Fry o.fl., 1; Fry o.fl., 2009). Aðstæður voru aðrar með tómötum sem innihéldu stöðugt nokkrar klónalínur og samsetning þeirra breyttist frá ári til árs (Fry o.fl., 2015).
Árið 2009 braust út stórfenglegur faraldur af seint korndrepi í Bandaríkjunum á tómötum. Einkenni þessarar heimsfaraldurs var næstum samtímis upphaf hennar víða í norðausturhluta Bandaríkjanna og reyndist það tengjast stórfelldri sölu smitaðra tómataplanta í stórum garðyrkjustöðvum (Fry o.fl., 2013). Uppskerutapið var gífurlegt. Örsjárgreining greindra sýna leiddi í ljós að heimsfaraldurinn tilheyrði klónalínunni US-22 A2-gerð. Árið 2009 náði hlutfall þessarar arfgerðar af bandarískum íbúum P. infestans 80% (Fry o.fl., 2013). Næstu ár jókst hlutfall árásargjarnar arfgerða US-23 (aðallega á tómötum) og US-24 (á kartöflum) jafnt og þétt í íbúum, en eftir 2011 minnkaði greiningartíðni US-24 verulega og hingað til um 90% af sýklaþýðinu í Bandaríkin eru fulltrúi US-23 arfgerðarinnar (Fry o.fl., 2015).
Í Kanada, eins og í Bandaríkjunum, í lok 90s. ríkjandi arfgerð US-1 var leyst af hólmi af US-8, en markaðsráðandi staða þeirra var óbreytt til ársins 2008. Í Kanada voru alvarlegir seint korndrepandi faraldrar í tengslum við sölu á smituðum tómatplöntum, en þeir voru af völdum arfgerða US-2009 og US-2010 (Kalischuk o.fl., 23). Greinileg landfræðileg aðgreining þessara arfgerða var merkileg: US-8 réðu vesturhéruðum Kanada (2012%) en US-23 drógu yfir austurhéruðin (68%). Á næstu árum breiddist US-8 út til austurhéruðanna, en almennt minnkaði hlutdeild þess í íbúunum lítillega í ljósi útlits arfgerða US-83 og US-23 í landinu (Peters o.fl., 22). Hingað til heldur US-24 yfirburðastöðu um allt Kanada; US-2014 er til staðar í Bresku Kólumbíu en US-23 og US-8 eru í Ontario (Peters, 23).
Þannig eru Norður-Ameríku íbúar P. infestans aðallega klónalínur. Undanfarin 40 ár hefur fjöldi greindra einræna arfgerða náð 24. Þrátt fyrir þá staðreynd að stofnar af báðum tegundum pörunar eru til staðar í þýði eru líkurnar á útliti nýrra arfgerða vegna kynferðislegrar sameiningar nokkuð lágar. Engu að síður, á undanförnum 20 árum, hafa verið skráð nokkur tilfelli af skammvinnum raðbrigða stofnum (Gavino o.fl., 2000; Danies o.fl., 2014; Peters o.fl., 2014), og í einu tilviki var niðurstaða krossins arfgerðin US-11 , sem var rótgróið í Norður-Ameríku í mörg ár (Gavino o.fl., 2000). Fram til 2009 tengdust breytingar á uppbyggingu íbúa tilkomu nýrra, árásargjarnari arfgerða með síðari fólksflutningum og tilfærslu fyrri ráðandi forvera. Hvað gerðist 2009-2010 í Bandaríkjunum og Kanada sýndu sýrulyf í fyrsta skipti að á tímum hnattvæðingarinnar geta útbrot sjúkdómsins tengst virkri útbreiðslu nýrra arfgerða við sölu á sýktu gróðursetningarefni.
Suður-Ameríka
Þar til nýlega voru rannsóknir á Suður-Ameríku íbúum P. infestans hvorki reglulegar né í stórum stíl. Vitað er að uppbygging þessara stofna er nokkuð einföld og inniheldur 1-5 klónaættir á hvert land (Forbes o.fl., 1998). Svo árið 1998 voru arfgerðirnar US-1 (Brasilía, Chile) BR-1 (Brasilía, Bólivía, Úrúgvæ, Paragvæ), EC-1 (Ekvador, Kólumbía, Perú og Venesúela), AR-1, AR -2, AR-3, AR-4 og AR-5 (Argentína), PE-3 og PE-7 (Suður-Perú). Pörun af gerð A2 var til staðar í Brasilíu, Bólivíu og Argentínu og fannst ekki utan landamæranna að Bólivíu og Perú á svæðinu við Titicaca-vatn, þar sem EC-1 A1 arfgerðin réð ríkjum í Andesfjöllum. Á tómötum var US-1 áfram ríkjandi arfgerð í Suður-Ameríku.
Ástandið var meira og minna viðvarandi á 2000. áratug síðustu aldar. Mikilvægt atriði var uppgötvun nýrrar klónalínu EC-2 af gerðinni A2 á villtum ættingjum kartöflum (S. brevifolium og S. tetrapetalum) í Norður Andesfjöllum (Oliva o.fl., 2010). Fylogenetic rannsóknir hafa sýnt að þessi lína er ekki alveg eins og P. infestans, þó að hún sé náskyld henni, í þessu sambandi var lagt til að íhuga hana, svo og önnur lína, EC-3, einangruð frá tómatatrénu S. betaceum sem stækkaði í Andesfjöllum, ný tegund sem heitir P. andina; þó er staða þessarar tegundar (sjálfstæð tegund eða blendingur af P. infestans með ennþá óþekkta línu) enn óljós (Delgado o.fl., 2013).
Eins og er eru allar Suður-Ameríku íbúar P. infestans einræktaðar. Þrátt fyrir að báðar tegundir pörunar hafi verið til staðar hafa engir raðbrigða stofnar verið greindir. Í tómötum er US-1 arfgerðin alls staðar nálæg, greinilega flutt frá kartöflum af staðbundnum stofnum, en nákvæmlega uppruni þeirra er ennþá óþekkt. Í Brasilíu, Bólivíu og Úrúgvæ er BR-1 arfgerðin til staðar; í Perú, ásamt US-1 og EC-1, eru nokkrar aðrar staðbundnar arfgerðir. Í Andesfjöllum er yfirburðastöðu haldið með klónalínunni EC-1, en samband hennar við P. andina, sem nýlega uppgötvaðist, er ekki kannað. Eini „óstöðugi“ staðurinn þar sem fyrir tímabilið 2003-2013. það urðu verulegar breytingar á íbúum, urðu Chile (Acuña o.fl., 2012), þar sem á árunum 2004-2005. sjúkdómsvaldandi stofninn einkenndist af ónæmi fyrir metalaxýli og nýrri hvatbera DNA haplotype (Ia í staðinn fyrir Ib). 2006 til 2011 Í þýði var arfgerð 21 (samkvæmt SSR) ráðandi, en hlutfall þeirra náði 90%, en eftir það fór lófa yfir á arfgerð 20, en tíðni þeirra næstu tvö árin var haldið í um 67% (Acuña, 2015).
Evrópa
Í sögu Evrópu hafa verið að minnsta kosti tvær flóðbylgjur P. infestans frá Norður-Ameríku: á 1. öld. (HERB-1) og snemma á 70. öld (US-1). Dreifing alls staðar dreifingu á sveppum sem innihalda metalaxyl á áttunda áratugnum. leiddi til þess að ríkjandi arfgerð US-XNUMX færðist í staðinn fyrir nýja arfgerð. Þess vegna voru íbúar sýkilsins í flestum löndum Vestur-Evrópu aðallega táknaðir með nokkrum klónalínum.
Notkun örsatellít greiningar til greiningar á sýkla stofnum gerði kleift að greina alvarlegar breytingar sem urðu í Vestur-Evrópu 2005-2008. Árið 2005 uppgötvaðist ný klónalína í Bretlandi, kölluð 13_A2 (eða „Blue 13“) og einkenndist af A2 pörunargerð , mikil árásarhneigð og viðnám gegn fenýlamíðum (Shaw o.fl., 2007). Sama arfgerð fannst í sýnum sem safnað var árið 2004 í Hollandi og Norður-Frakklandi sem bendir til þess að það hafi flust til Bretlands frá meginlandi Evrópu, hugsanlega með fræ kartöflum (Cooke o.fl., 2007). Rannsóknin á erfðamengi fulltrúa þessarar klónalínu sýndi mikla fjölbreytni í röð hennar (árið 2016, fjöldi afbrigða undirklóna hennar náði 340) og verulegur breytileiki í stigi tjáningar gena, þ.m.t. gen gena við sýkingu plantna (Cooke o.fl., 2012; Cooke, 2017). Þessir eiginleikar, ásamt aukinni lengd líffræðilegs áfanga, gætu valdið aukinni árásarhæfni 13_A2 og getu þess til að smita jafnvel kartöfluafbrigði sem þola seint korndrep.
Á næstu árum dreifðist arfgerðin hratt yfir löndin í Norður-Vestur-Evrópu (Stóra-Bretland, Írland, Frakkland, Belgía, Holland, Þýskaland) með tilfærslu samtímis frumgerðum arfgerða 1_A1, 2_A1, 8_A1 (Montarry o.fl., 2010; Gisi o.fl. , 2011; Van den Bosch o.fl., 2011; Cooke, 2015; Cooke, 2017). Samkvæmt vefsíðunni www.euroblight.net nam hlutur 13_A2 í íbúum þessara landa 60-80% og meira; tilvist þessarar arfgerðar hefur einnig verið skráð í sumum löndum Austur- og Suður-Evrópu. Hins vegar 2009-2012. 13_A2 missti markaðsráðandi stöðu sína í Stóra-Bretlandi og Frakklandi og lét undan 6_A1 línunni (8_A1 á Írlandi) og í Hollandi og Belgíu var skipt út fyrir arfgerðir 1_A1, 6_A1 og 33_A2 (Cooke o.fl., 2012; Cooke, 2017; Stellingwerf, 2017).
Hingað til eru um 70% Vestur-Evrópu íbúa P. infestans einstofna. Samkvæmt vefsíðunni www.euroblight.net eru ríkjandi arfgerðir í löndum Norður-Vestur-Evrópu (Bretlandi, Frakklandi,
Holland, Belgía) eru áfram, nokkurn veginn í jöfnum hlutföllum, 13_A2 og 6_A1, og hið síðarnefnda gerist nánast ekki utan tilgreinds svæðis (að Írlandi undanskildum), en hefur nú þegar að minnsta kosti 58 undirklóna (Cooke, 2017). Afbrigði 13_A2 eru til staðar í áberandi fjölda í Þýskalandi og er einnig að sjá slitrótt í löndum Mið- og Suður-Evrópu. Arfgerð 1_A1 er verulegur hluti íbúa Belgíu og að hluta til Hollands og Frakklands. Arfgerð 8_A1 hefur náð jafnvægi í íbúum Evrópu á stiginu 3-6%, að Írlandi undanskildum, þar sem það heldur forystu sinni og skiptist í tvo undirflokka (Stellingwerf, 2017). Að lokum, árið 2016, var tekið fram aukning á tíðni nýrra arfgerða 36_A2 og 37_A2, sem fyrst var skráð 2013-2014; hingað til eru þessar arfgerðir að finna í Hollandi og Belgíu og að hluta til í Frakklandi og Þýskalandi sem og í suðurhluta Stóra-Bretlands (Cooke, 2017). Um það bil 20-30% íbúa Vestur-Evrópu eru táknuð með einstökum arfgerðum á hverju ári.
Ólíkt Vestur-Evrópu, þegar 13_A2 arfgerðin birtist, voru íbúar Norður-Evrópu (Svíþjóð, Noregur, Danmörk, Finnland) táknaðir ekki með klónalínum, heldur með fjölda einstakra arfgerða (Brurberg o.fl.,
2011). Á tímabilinu með virkri útbreiðslu 13_A2 í Vestur-Evrópu, var ekki vart við þessa arfgerð í Skandinavíu fyrr en árið 2011, þegar hún kom fyrst í ljós á Norður-Jótlandi (Danmörku), þar sem aðallega iðnaðar kartöfluafbrigði eru ræktuð með virkri notkun metalaxýl-innihaldandi sveppalyf (Nielsen o.fl., 2014). Samkvæmt www.euroblight.net greindist arfgerð 13_A2 einnig í nokkrum sýnum frá Noregi og Danmörku árið 2014 og í nokkrum norskum sýnum árið 2016; að auki, árið 2013, var til staðar arfgerð 6_A1 í litlu magni í Finnlandi. Helsta ástæðan fyrir því að 13_A2 og aðrar einræktarlínur í landvinningum Skandinavíu biluðu er talinn vera loftslagsmunur á þessu svæði frá löndum Vestur-Evrópu.
Til viðbótar við þá staðreynd að sval sumur og kaldur vetur stuðla að lifun ekki svo mikils gróðurfrumna sem oospores (Sjöholm o.fl., 2013), stuðlar jarðfrysting á veturna (sem venjulega gerist ekki í hlýrri löndum Vestur-Evrópu) til samstillingar á spírun og gróðursetningu oospores. kartöflur, sem eykur hlutverk þeirra sem uppspretta frumsýkingar (Brurberg o.fl., 2011). Þess má einnig geta að við norðlægar kringumstæður er þróun smits frá oospores umfram þróun hnýðasýkingar, sem að lokum kemur í veg fyrir yfirburði enn árásargjarnari, en þróuðu síðar klónalínur (Yuen, 2012). Uppbygging fjölbreyttustu stofna P. infestans í löndum Austur-Evrópu (Póllandi, Eystrasaltsríkjunum) er mjög svipuð og í Skandinavíu.
Báðar tegundir pörunar eru einnig til staðar hér og mikill meirihluti arfgerða sem ákvarðaðar eru með SSR greiningu eru einstakar (Chmielarz o.fl., 2014; Runno-Paurson o.fl., 2016). Eins og í Norður-Evrópu hafði dreifing klónalína (fyrst og fremst af 13_A2 arfgerðinni) nánast ekki áhrif á staðbundna stofna sýkla, sem halda mikilli fjölbreytni án fjarveru áberandi ríkjandi lína.
Stundum sést tilvist 13_A2 á túnum með kartöfluafbrigði. Í Rússlandi er ástandið að þróast á svipaðan hátt. Örgreindargreining á P. infestans einangruðum sem safnað var 2008-2011 á 10 mismunandi svæðum í evrópska hluta Rússlands, sýndu mikla arfgerðarbreytileika og fullkominn skort á tilviljunum við evrópskar klónalínur (Statsyuk o.fl., 2014). Nokkrum árum síðar sýndi rannsókn á P. infestans sýnum sem safnað var í Leningrad svæðinu 2013-2014 marktækur munur á þeim og arfgerðum frá þessu svæði sem greindar voru í fyrri rannsókninni. Í báðum rannsóknum fundust arfgerðir Vestur-Evrópu ekki (Beketova o.fl., 2014; Kuznetsova o.fl., 2016).
Mikill erfðafjölbreytileiki austur-evrópskra íbúa P. infestans og fjarvera ríkjandi klónalína í þeim getur verið vegna nokkurra ástæðna. Í fyrsta lagi, eins og í Norður-Evrópu, stuðla loftslagsaðstæður viðkomandi landa að myndun oospores sem frumuppsprettu smits (Ulanova o.fl., 2010; Chmielarz o.fl., 2014). Í öðru lagi er verulegur hluti kartöflu sem framleiddur er í þessum löndum ræktaður á litlum einkabúum, oft umkringdur skógum eða öðrum hindrunum fyrir frjálsri för smitandi efnis (Chmielarz o.fl., 2014). Að jafnaði eru kartöflur sem ræktaðar eru við slíkar aðstæður nánast ekki meðhöndlaðar með efnum og val á afbrigðum byggist á seint korndrepi, þ.e. það er enginn sértækur þrýstingur á árásarhneigð og viðnám gegn metalaxýli, sem sviptar ónæmar arfgerðir, svo sem 13_A2, kostum umfram aðrar arfgerðir (Chmielarz o.fl., 2014). Að lokum, vegna smæðar landareigna, æfa eigendur þeirra venjulega ekki uppskeru, rækta kartöflur á sama stað í mörg ár, sem stuðlar að uppsöfnun erfðafræðilega fjölbreyttrar inoxulum (Runno-Paurson o.fl., 2016; Elansky, 2015; Elansky o.fl. ., 2015).
Asia
Þar til nýlega var uppbygging P. infestans íbúa í Asíu tiltölulega illa skilin. Það var vitað að það er aðallega táknað með klónalínum og áhrif kynferðislegrar sameiningar á tilkomu nýrra arfgerða eru mjög lítil. Svo til dæmis 1997-1998. Í Asíuhluta Rússlands (Síberíu og Austurlöndum fjær) var sýklaþýðið aðeins táknað með þremur arfgerðum með yfirburði á SIB-1 arfgerðinni (Elansky o.fl., 2001). Sýnt hefur verið fram á klóna sýklalínur í löndum eins og Kína, Japan, Kóreu, Filippseyjum og Taívan (Koh o.fl., 1994; Chen o.fl., 2009). Klónalínan US-1 var ríkjandi yfir stóru landsvæði Asíu seint á níunda áratugnum - snemma á 90. áratugnum. nánast alls staðar byrjaði að skipta út fyrir aðrar arfgerðir, sem aftur vék fyrir nýjum. Í flestum tilvikum voru breytingar á uppbyggingu og samsetningu íbúa í Asíulöndum tengdar flutningi nýrra arfgerða að utan. Svo að í Japan, að JP-2000 arfgerðinni undanskildum, eiga allar aðrar japanskar arfgerðir sem birtust eftir US-3 (JP-1, JP-1, JP-2) meira og minna sannað ytri uppruna (Akino o.fl., 3) ... Nú eru þrír aðal sjúkdómsvaldir í Kína sem hafa skýra landfræðilega skiptingu; Það er ekkert eða mjög veikt genaflæði milli þessara stofna (Guo o.fl., 2011; Li o.fl., 2010b). Arfgerð 2013_A13 birtist á yfirráðasvæði Kína í suðurhéruðum sínum (Yunnan og Sichuan) 2-2005 og 2007-2012. sást einnig norðaustur af landinu (Li o.fl., 1014b). Á Indlandi birtist 2013_A13 væntanlega á sama tíma og í Kína, líklega með sýktar kartöflur (Chowdappa o.fl., 2), og 2015-2009. olli alvarlegri fitugigt af seint korndrepi á tómötum í suðurhluta landsins, eftir það dreifðist það yfir í kartöflur og árið 2010 olli seint korndrepi í Vestur-Bengal, sem leiddi til rústar og sjálfsvíga margra bænda á staðnum (Fry, 2014).
Afríka
Fram til 2008-2010 kerfisbundnar rannsóknir á P. infestans í Afríkulöndum hafa ekki verið gerðar. Sem stendur er hægt að skipta afrískum íbúum P. infestans í tvo hópa og þessi skipting er greinilega tengd innflutningi á kartöflum frá Evrópu.
Í Norður-Afríku, sem tekur virkan innflutning á fræ kartöflum frá Evrópu, er A2 pörunargerðin víða fulltrúi á næstum öllum svæðum, sem gefur fræðilegan möguleika á tilkomu nýrra arfgerða vegna kynferðislegrar endurmengunar (Corbière o.fl., 2010; Rekad o.fl., 2017). Að auki, í Alsír, er til staðar arfgerðir 13_A2, 2_A1 og 23_A1 með áberandi yfirburði þeirrar fyrstu, auk smám saman lækkunar á hlutfalli einstakra arfgerða þar til það hverfur fullkomlega (Rekad o.fl., 2017). Öfugt við restina af svæðinu, í Túnis (að undanskildu norðausturhluta landsins), er sýklaþýði aðallega táknuð með gerð A1 pörun (Harbaoui o.fl., 2014).
Klóna línan NA-01 er allsráðandi hér. Almennt er hlutfall einrænna lína af þýði aðeins 43%. Í Austur- og Suður-Afríku, þar sem magn innflutnings á fræjum er hverfandi lítið (Fry o.fl., 2009), er P. infestans aðeins táknuð með tveimur klóna A1-línum, US-1 og KE-1, og sá síðarnefndi færir fyrrnefndan virkan á kartöflur ( Pule o.fl., 2012; Njoroge o.fl., 2016). Hingað til hafa báðar þessar arfgerðir áberandi fjölda undirklónaafbrigða.
Ástralía
Fyrsta skýrslan um seint korndrep á kartöflum í Ástralíu er frá árinu 1907 og fyrsta fituveiki, líklega af völdum mikilla rigninga á sumrin, átti sér stað á árunum 1909-1911. (Drenth o.fl., 2002). Almennt séð hefur seint roði þó ekki verulega efnahagslega þýðingu fyrir landið. Sporadic uppbrot seint korndrepi, völdum veðurskilyrða sem veita mikla raka, koma ekki oftar en einu sinni á 5-7 ára fresti og eru aðallega staðsett í norðurhluta Tasmaníu og miðju Victoria. Í tengslum við ofangreint eru rit sem varið eru til rannsóknar á uppbyggingu ástralskra íbúa P. infestans nánast fjarverandi. Nýjustu fyrirliggjandi upplýsingar eru frá 1998-2000. (Drenth o.fl., 2002). Samkvæmt höfundum voru Victoria íbúar klóna lína US-1.3, sem óbeint staðfesti flutning þessarar arfgerðar frá Bandaríkjunum. Tasmanísk eintök voru flokkuð sem AU-3, frábrugðin arfgerðum sem voru til staðar á þeim tíma í öðrum heimshlutum.
Einkenni þróunar seint korndauða í Rússlandi
Í Evrópu, smit sem komið var upp með sjúka fræhnýði, oospores sem ofviða í jarðvegi, svo og zoosporangia sem vindurinn færði frá plöntum sem ræktaðar voru úr yfirvintrum hnýði á túnum síðasta árs („sjálfboðaliða“ plöntur) eða á hrúga af felldum bókamerki til geymslu á hnýði. Þar af eru plöntur sem ræktaðar eru í hrúgum af hentum hnýði talin hættulegasta uppspretta smits. þar er fjöldi spíraða hnýði oft verulegur og hægt er að bera zoosporangia frá þeim um langan veg. Restin af heimildunum (oospores, "sjálfboðaliða" plöntur) eru ekki svo hættuleg, vegna þess að það er ekki venja að rækta plöntur á sömu túnum oftar en einu sinni á 3-4 ára fresti. Sýking frá sjúkum fræhnýrum er einnig í lágmarki vegna góðs gæðaeftirlitskerfis.
Almennt er magn inokulum í evrópskum íbúum takmarkað og þess vegna er aukning faraldursins frekar hæg og hægt er að ná árangri með því að nota efnafræðilegan sveppalyf. Helsta verkefni við evrópskar aðstæður er baráttan gegn smiti í þeim fasa þegar massadreifing zoosporangia frá viðkomandi plöntum hefst.
Í Rússlandi eru aðstæður gjörbreyttar. Mest af kartöflu- og tómatuppskerunni er ræktað í litlum einkagörðum; annaðhvort eru alls ekki gerðar verndarráðstafanir á þeim, eða sveppalyfjameðferðir fara fram í ófullnægjandi fjölda og hefjast eftir að seint korndrep kemur á toppana. Fyrir vikið starfa einkaræktaðir grænmetisgarðar sem aðal smitleiðin, en þaðan eru zoosporangia borin með vindinum til gróðursetningar í atvinnuskyni. Þetta er staðfest með beinum athugunum okkar í Moskvu, Bryansk, Kostroma, Ryazan svæðum: skemmdir á plöntum í einkagörðum koma fram jafnvel áður en sveppalyfjameðferðir hefjast í nytjaplöntunum. Í framhaldi af því er faraldur á stórum akrum heftur með notkun sveppalyfja, en í einkagörðum er hröð þróun seint korndrepi.
Ef um er að ræða óviðeigandi eða „fjárhagsáætlun“ meðhöndlun gróðursetningar í atvinnuskyni birtast brennur á seint korndrepi einnig á akrunum; síðar eru þeir í virkri þróun og ná yfir sífellt stærri svæði (Elansky, 2015). Sýking í einkagörðum hefur veruleg áhrif á faraldra á atvinnusvæðum. Í öllum kartöfluræktarsvæðum í Rússlandi er flatarmál kartöflum í einkagörðum nokkrum sinnum stærra en heildarsvæði akra stórra framleiðenda. Í slíku umhverfi er hægt að líta á einkarekna grænmetisgarða sem hnattræna auðlind fyrir atvinnugreinar. Við skulum reyna að bera kennsl á þá eiginleika sem eru einkennandi fyrir arfgerðir stofna í einkagörðum.
Að gróðursetja eftirlit með kartöflum, fræjum úr tómötum sem fengin eru af vafasömum erlendum framleiðendum, langvarandi ræktun á kartöflum og tómötum á sömu svæðum, óviðeigandi meðferðir við sveppalyfjum eða algjör fjarvera þeirra leiða til alvarlegra fitusýkinga í einkageiranum, niðurstaðan er ókeypis þverun, blendingur og myndun oospores í einkagörðum. Fyrir vikið kemur fram mjög mikil arfgerðarbreytileiki sýkla, þegar næstum hver stofn er einstakur í arfgerð sinni (Elansky o.fl., 2001, 2015). Að planta fræ kartöflum af ýmsum erfðafræðilegum uppruna gerir það ólíklegt að klónalínur sem sérhæfa sig í að ráðast á tiltekið afbrigði komi fram. Stofnarnir sem valdir eru í slíku tilfelli eru aðgreindir með fjölhæfni sinni miðað við viðkomandi afbrigði, flestir þeirra eru nálægt hámarksfjölda af meindýragenum. Þetta er mjög frábrugðið kerfi „klónalína“ sem er dæmigert fyrir stóra sviða landbúnaðarfyrirtækja með rétt uppsett kerfi til varnar gegn seint korndrepi. „Klónalínur“ (þegar allir stofnar seint korndrepandi sýkla á akrinum eru táknaðir með einni eða fleiri arfgerðum) eru alls staðar nálægir í löndum þar sem kartöflurækt er eingöngu stunduð af stórum búum: Bandaríkjunum, Hollandi, Danmörku osfrv. kartöflurækt, það er líka meiri arfgerðarbreytileiki í einkagörðum. Í lok 20. aldar voru "klónalínur" útbreiddar í Asíu og Austurlöndum fjær í Rússlandi (Elansky o.fl., 2001), sem er greinilega vegna notkunar sömu afbrigða af kartöflum eingöngu til gróðursetningar. Nýlega fóru aðstæður á þessum svæðum einnig að breytast í átt að aukinni arfgerðarbreytileika íbúa.
Skortur á mikilli meðferð með sveppalyfjum hefur aðra, beina afleiðingu - það er engin uppsöfnun ónæmra stofna í görðunum. Reyndar sýna niðurstöður okkar að metalaxyl-ónæmir stofnar finnast mun sjaldnar í einkagörðum en í gróðursetningu í atvinnuskyni.
Nálægð gróðursetningar á kartöflum og tómötum, dæmigerð fyrir einkagarða, auðveldar flutning stofna á milli þessara uppskeru, þar af leiðandi, á síðasta áratug, meðal stofna sem eru einangraðir úr kartöflum, hlutfall stofna sem bera genið til ónæmis fyrir tegundum kirsuberjatómata (T1), áður einkennandi tómatar “stofnar. Stofnar með T1 geninu eru í flestum tilfellum mjög árásargjarnir gagnvart bæði kartöflum og tómötum.
Undanfarin ár fór seint korndrepi á tómötum að koma fram í mörgum tilfellum fyrr en á kartöflum. Tómatarplöntur geta verið smitaðir af eggjaspórum í jarðveginum, eða eggjapörum sem eru til staðar í tómatfræjum eða fylgja þeim (Rubin o.fl., 2001). Á síðustu 15 árum hefur fjöldi ódýrra pakkaðra fræja, aðallega innfluttra, birst í verslunum og flestir litlu framleiðendurnir hafa skipt yfir í að nota þau. Fræin geta innihaldið stofna með arfgerðum sem eru dæmigerðar fyrir ræktunarsvæðin. Í framtíðinni eru þessar arfgerðir teknar með í kynferðislegu ferli í einkagörðum, sem leiðir til þess að nýjar arfgerðir koma fram.
Þannig má fullyrða að einkagarðar eru alþjóðlegur „bræðslupottur“ þar sem, vegna afskipti af erfðaefni, eru núverandi arfgerðir unnar og alveg nýjar birtast. Á sama tíma fer val þeirra fram við aðstæður sem eru mjög frábrugðnar þeim sem eru búnar til fyrir kartöflur í stórum búum: fjarvera sveppalyfjapressu, einsleitni fjölbreytni plantna, ríkjandi plöntur sem hafa áhrif á ýmis konar veirusýkingu og bakteríusýkingu, nálægð við tómata og villta náttskugga, virkan kross og myndun oospore, möguleikinn fyrir oospores að starfa sem smitandi uppspretta næsta ár.
Allt þetta leiðir til mjög mikils arfgerðar fjölbreytileika íbúa í bakgarði. Við fitulyfjaaðstæður dreifist seint korndrepi mjög hratt í matjurtagörðum og mikið magn af gróum losnar sem fljúga til nærliggjandi gróðursetningar. Eftir að hafa farið inn á viðskiptasviðin með réttu kerfi landbúnaðartækni og efnaverndar hafa gróin sem eru komin nánast engin tækifæri til að koma af stað fitulyfjum á sviði, sem er vegna fjarveru klónalína sem þola sveppalyf og sérhæfa sig fyrir ræktuðu fjölbreytni.
Önnur uppspretta frumæru getur verið sjúkir hnýði sem eru fastir í plöntum í atvinnuskyni. Þessir hnýði voru ræktaðir að jafnaði á sviðum með góða landbúnaðartækni og mikla efnavörn. Arfgerðir einangrunarinnar sem smita hnýði eru lagaðar að þróun eigin fjölbreytni. Þessir stofnar eru verulega hættulegri fyrir gróðursetningu í atvinnuskyni en inoculum sem kemur frá einkagörðum. Niðurstöður rannsókna okkar styðja einnig þessa forsendu. Íbúar einangraðir frá stórum sviðum með rétt efnavörn og góða landbúnaðartækni eru ekki mismunandi hvað varðar fjölbreytni arfgerðarinnar. Oft eru þetta nokkrar klónalínur sem eru mjög árásargjarnar.
Stofnar úr fræefni í atvinnuskyni geta komist í stofna í matjurtagörðum og tekið þátt í þeim ferlum sem eru í gangi í þeim. Samt sem áður, í matjurtagarði, verður samkeppnishæfni þeirra mun minni en á viðskiptasviði og brátt hætta þeir að vera til í formi einræktarlínu en gen þeirra er hægt að nota í „garðinum“.
Sýkingin sem myndast á „sjálfboðaliða“ plöntum og hrúga af hnýttum hnýði við uppskeru er ekki svo mikilvæg fyrir Rússland, vegna þess að Í helstu kartöfluræktarsvæðum Rússlands kemur fram djúpur vetrarfrysting jarðvegs og sjaldan þróast plöntur úr hnýði sem hafa vetrað í moldinni. Þar að auki, eins og tilraunir okkar sýna, lifir seint korndrepandi ekki við neikvætt hitastig, jafnvel á hnýði sem hafa haldið lífvænleika sínum. Á þurru svæði, þar sem ræktun snemma kartöflur er stunduð, er seint korndrepi frekar sjaldgæft vegna þurrrar og heitrar vaxtarskeiðs.
Þannig erum við nú að fylgjast með skiptingu íbúa P. infestans í „akra“ og „garð“ íbúa. En undanfarin ár hefur verið vart við ferla sem leiða til samleitni og innrennslis arfgerða frá þessum stofnum.
Meðal þeirra má greina almenna aukningu á læsi lítilla framleiðenda, tilkomu lítilla pakkninga af fræ kartöflum á viðráðanlegu verði, útbreiðslu sveppadrepandi efna í litlum umbúðum og tap á ótta við „efnafræði“ meðal íbúa.
Aðstæður koma upp, þökk sé kröftugum virkni eins birgjar, eru heilu þorpin gróðursett með fræhnýrum af sömu fjölbreytni og þeim búin litlum umbúðum af sömu skordýraeitri. Gera má ráð fyrir að kartöflur af sömu afbrigði finnist á nytjaplöntunum í nágrenninu.
Aftur á móti eru nokkur skordýraeitursfyrirtæki að auglýsa „fjárhagsáætlun“ efnameðferðarkerfi. Í þessu tilviki er fjöldi ráðlagðra meðferða vanmetinn og boðið er upp á ódýrustu sveppalyfin og áherslan er ekki á að koma í veg fyrir að seint korndrep verði upp að slætti á toppunum, heldur á ákveðinni seinkun á fitusýkingu til að auka uppskeruna. Slík kerfi eru efnahagslega réttlætanleg þegar ræktaðar eru kartöflur úr litlu fræefni, þegar í grundvallaratriðum er engin spurning um að fá mikla uppskeru. Hins vegar, í þessu tilfelli, í mótsögn við íbúa garðsins, stuðlar jöfnuð erfðafræðilegur bakgrunnur kartöflunnar að vali á sérstökum lífeðlisfræðilegum kynþáttum, sem eru mjög hættulegir fyrir þessa fjölbreytni.
Almennt virðast tilhneigingarnar til samleitni „garðsins“ og „tún“ aðferða við framleiðslu kartöflu okkur frekar hættulegar. Til að koma í veg fyrir neikvæðar afleiðingar þeirra, bæði í heimilis- og verslunargeiranum, verður að stjórna bæði úrvali af fræ kartöflum og úrvali sveppalyfja sem einkaeigendum er boðið í litlum umbúðum, auk þess að rekja kartöfluverndarkerfi og notkun sveppalyfja í verslunargeiranum.
Á svæðum einkageirans er mikil þróun ekki aðeins seint korndrepi heldur einnig Alternaria. Flestir eigendur einkalóða til heimilisnota grípa ekki til sérstakra ráðstafana til að vernda gegn Alternaria og gera mistök við þróun Alternaria vegna náttúrulegrar blekkingar toppanna eða þróun seint korndauða. Þess vegna, með gífurlegri þróun Alternaria á viðkvæmum afbrigðum, geta lóðir heimilanna þjónað sem uppsprettu inokulum fyrir gróðursetningu í atvinnuskyni.
Breytileikar
Stökkbreytingarferli
Þar sem stökkbreytingar eru tilviljanakenndar aðferðir með lága tíðni, fer stökkbreyting á hvaða stað sem er, eftir stökkbreytingum á þessum stað og stærð íbúa. Þegar tíðni stökkbreytinga á P. infestans stofnum er rannsökuð er venjulega ákvarðaður fjöldi nýlendna sem ræktaðar eru á sértækum næringarefnum. Eins og sést á gögnum sem fram koma í töflu 8, getur stökkbreytingartíðni sama stofn á mismunandi stöðum verið mismunandi eftir nokkrum stærðargráðum. Há tíðni stökkbreytinga í ónæmi fyrir metalaxýli getur verið ein af ástæðunum fyrir uppsöfnun stofna sem eru ónæmir fyrir því í náttúrunni.
Tíðni skyndilegra eða framkallaðra stökkbreytinga, reiknuð á grundvelli tilrauna á rannsóknarstofum, samsvarar ekki alltaf þeim ferlum sem eiga sér stað í náttúrulegum stofnum, af eftirfarandi ástæðum:
1. Með ósamstilltum kjarnaklofningum er ómögulegt að áætla tíðni stökkbreytinga á hverja kjarnorkukynslóð. Þess vegna veita flestar tilraunir upplýsingar aðeins beint um tíðni stökkbreytinga, án þess að greina á milli tveggja stökkbreytingaratburða og eins atburðar í kjölfar mitósu.
2. Stigbreytingar í einum skreppa draga venjulega úr jafnvægi erfðamengisins og því ásamt öflun nýrrar eignar minnkar almenn hæfni lífverunnar. Flestar stökkbreytingarnar sem fengnar eru með tilraunum hafa minni árásarhneigð og eru ekki skráðar í náttúrulegum stofnum. Þannig var fylgnistuðullinn á milli viðnámsstigs P. infestans stökkbrigða fyrir fenýlamíð sveppum og vaxtarhraða í gervi umhverfi að meðaltali (-0,62), og viðnám gegn sveppum og árásarhæfni á kartöflu laufum (-0,65) (Derevyagina o.fl. , 1993), sem gefur til kynna litla hæfni stökkbrigðanna. Stökkbreytingum á viðnámi gegn dimethomorph fylgdi einnig mikil skerðing á hagkvæmni (Bagirova o.fl., 2001).
3. Flestar sjálfsprottnu og framkölluðu stökkbreytingarnar eru recessive og birtast ekki svipgerðarlega í tilraunum, heldur eru falinn varasemi breytileika í náttúrulegum stofnum. Stökkbreytandi stofnar sem eru einangraðir í rannsóknarstofutilraunum hafa ríkjandi eða hálfráðandi stökkbreytingar (Kulish og Dyakov, 1979). Eins og gefur að skilja skýrir kjarnorkudíoxíð árangurslausar tilraunir til að fá stökkbrigði undir áhrifum útfjólublárrar geislunar sem eru skæðir á áður ónæmum tegundum (McKee, 1969). Samkvæmt útreikningum höfundar geta slíkar stökkbreytingar komið fram með tíðninni innan við 1: 500000. Skipting á aðliggjandi stökkbreytingum í arfhreint, svipgerðarmikið ástand getur komið fram vegna kynferðislegrar eða ókynhneigðrar sameiningar (sjá hér að neðan). Hins vegar, jafnvel í þessu tilfelli, getur stökkbreytingin verið dulin með ríkjandi samsætum villta tegundarkjarnanna í frumuhimnu (fjölkjarnuðum) mycelium og svipað með svipgerð aðeins við myndun einkjarna dýragarða.
Tafla 8. Tíðni P. infestans stökkbreytinga við vaxtarhemlandi efni undir áhrifum nítrósómetýlúrea (Dolgova, Dyakov, 1986; Bagirova o.fl., 2001)
Efnasamband | Stökkbreytingartíðni |
Oxytetracycline | 6,9 10 x-8 |
Blasticidin S | 7,2 x 10-8 |
Streptomycin | 8,3 x10-8 |
Trichothecin | 1,8 10 x-8 |
Sýklóhexímíð | 2,1 10 x-8 |
Daaconil | <4 x 10-8 |
Dimethomorph | 6,3 10 x-7 |
Metalaxil | 6,9 10 x-6 |
Mannfjöldastærðir gegna einnig afgerandi hlutverki við tilkomu sjálfsprottinna stökkbreytinga. Í mjög stórum stofnum, þar sem fjöldi frumna N> 1 / a, þar sem a er stökkbreytingartíðni, hættir stökkbreyting að vera tilviljanakennd fyrirbæri (Kvitko, 1974).
Útreikningar sýna að með meðaláfalli af kartöflugarði (35 blettir á plöntu) myndast 8x1012 gró daglega á einum hektara (Dyakov og Suprun, 1984). Svo virðist sem slíkir íbúar innihaldi allar stökkbreytingar sem leyfðar eru af gerð skiptanna á hverjum stað. Jafnvel sjaldgæf stökkbreyting, sem kemur fyrir með tíðninni 10-9, verður aflað af þúsund einstaklingum af milljónum sem búa á einum hektara af kartöflugarði. Fyrir stökkbreytingar sem eiga sér stað með hærri tíðni (til dæmis 10-6), í slíkum þýði, geta ýmsar pöraðar stökkbreytingar komið fram daglega (samtímis á tveimur stöðum), þ.e. stökkbreytingarferlið kemur í stað endurreynslu
Farflutningar
Fyrir P. infestans eru tvær megintegundir fólksflutninga þekktar: að loka vegalengdum (innan kartöflu túns eða nálægra túna) með því að dreifa zoosporangia með loftstraumum eða regnúða og til langra vegalengda - með gróðursetningu hnýði eða fluttum tómatávöxtum. Fyrsta aðferðin kveður á um stækkun fókus sjúkdómsins, sú síðari - sköpun nýrra brennipunkta á stöðum fjarri grunnskólanum.
Útbreiðsla smits með tómathnýrum og ávöxtum stuðlar ekki aðeins að tilkomu sjúkdómsins á nýjum stöðum, heldur er það einnig aðaluppspretta erfðafræðilegrar fjölbreytni í íbúum. Á Moskvu svæðinu eru kartöflur ræktaðar, fluttar frá mismunandi svæðum í Rússlandi og Vestur-Evrópu. Tómatávextir eru fluttir frá suðurhluta Rússlands (Astrakhan svæðinu, Krasnodar svæðinu, Norður-Kákasus). Tómatfræ, sem einnig geta þjónað sem smitefni (Rubin o.fl., 2001), eru einnig flutt inn frá suðurhéruðum Rússlands, Kína, Evrópulanda og annarra landa.
Samkvæmt útreikningum E. Mayr (1974) fara erfðabreytingar á staðbundnum íbúum af völdum stökkbreytinga sjaldan yfir 10-5 á hverjum stað, en í opnum stofnum eru skiptin vegna gagnflæðis genanna að minnsta kosti 10-3 - 10-4.
Flutningur í sýktum hnýði er ábyrgur fyrir komu P. infestans til Evrópu og dreifist til allra svæða heimsins þar sem kartöflur eru ræktaðar; þeir ollu alvarlegustu íbúabreytingum. Seint korndrep á kartöflum birtist á yfirráðasvæði rússneska heimsveldisins nánast samtímis útliti sínu í Vestur-Evrópu.
Þar sem sjúkdómurinn kom fyrst fram 1846-1847 í Eystrasaltsríkjunum og aðeins á næstu árum breiddist út í Hvíta-Rússlandi og norðvesturhéruðum Rússlands er uppruni hans í Vestur-Evrópu augljós. Fyrsta uppspretta seint korndauða í gamla heiminum er ekki svo augljós. Tilgátan sem Fry og félagar þróuðu (Fry o.fl., 1992; Fry, Goodwin, 1995, Goodwin o.fl., 1994) bendir til þess að sníkjudýrið hafi fyrst komið frá Mexíkó til Norður-Ameríku, þar sem það dreifðist í gegnum ræktun, og var síðan flutt til Vestur-Evrópu. (mynd 7).
Sem afleiðing af endurteknu reki (tvöföld áhrif „flöskuhálsins“) komust einrækt til Evrópu, afkvæmi þeirra ollu heimsfaraldri um allt land gamla heimsins þar sem kartöflur eru ræktaðar. Til marks um þessa tilgátu vitna höfundar í fyrsta lagi alls staðar í einni tegund pörunar (A1) og í öðru lagi einsleitni arfgerða rannsakaðra stofna frá mismunandi svæðum (allir eru byggðir á sameindamerkjum, þar á meðal 2 isozyme loci, DNA fingrafaramynstri og uppbygging hvatbera DNA er eins og samsvarar klóninum US-1 sem lýst er í Bandaríkjunum). Sum gögn vekja þó efasemdir um að minnsta kosti sum ákvæði tilgreindrar tilgátu. Greining á P. infestans hvatbera DNA einangruð úr herbaríum kartöflusýnum sem smituð voru á fyrsta fitusóttartímabili 40 sýndu að þau eru mismunandi hvað varðar uppbyggingu hvatbera DNA frá klóna US-1, sem var því a.m.k. ekki eina uppspretta smits í Evrópu (Ristaino o.fl., 2001).
Seint korndrepið versnaði aftur á áttunda áratug 80. aldar. Eftirfarandi breytingar hafa átt sér stað:
1) Meðal árásarhneigð íbúa hefur aukist, sem hefur einkum leitt til víðtækrar útbreiðslu skaðlegasta formi seint korndauða - skemmdir á blaðblöðum og stilkum.
2) Það varð breyting á tíma seint korndreps á kartöflum - frá lok júlí til byrjun júlí og jafnvel til loka júní.
3) A2 pörunartegundin, sem áður var fjarverandi í gamla heiminum, hefur orðið alls staðar nálæg.
Fyrir breytingarnar voru gerðir tveir atburðir: gegnheill notkun nýja sveppalyfsins metalaxyl (Schwinn og Staub, 1980) og tilkoma Mexíkó sem heimsútflytjandi á kartöflum (Niederhauser, 1993). Í samræmi við þetta voru settar fram tvær ástæður fyrir íbúabreytingum: umbreyting pörunargerðar undir áhrifum metalaxyls (Ko, 1994) og stórfelld kynning á nýjum stofnum með sýktum hnýði frá Mexíkó (Fry og Goodwin, 1995). Þrátt fyrir að mótbreytingar pörunargerða undir áhrifum metalaxýls hafi ekki aðeins fengist af Ko heldur einnig í verkum sem gerð voru á rannsóknarstofu Moskvuháskólans (Savenkova, Chherepennicova-Anikina, 2002) er önnur tilgátan ákjósanleg. Samhliða útliti annarrar tegundar pörunar áttu sér stað alvarlegar breytingar á arfgerðum rússneskra P. infestans stofna, þar á meðal í hlutlausum genum (ísózyme og RFLP loci), sem og í uppbyggingu hvatbera DNA. Flókið af þessum breytingum er ekki hægt að skýra með aðgerð metalaxyl; heldur var mikill innflutningur á nýjum stofnum frá Mexíkó, þar sem hann var árásargjarnari (Kato o.fl., 1997), fjarlægði gömlu stofna (US-1) og varð ríkjandi í íbúunum. Breytingin á samsetningu evrópskra íbúa átti sér stað á örskömmum tíma - frá 1980 til 1985 (Fry o.fl., 1992). Á yfirráðasvæði fyrrum Sovétríkjanna fundust „nýir stofnar“ í söfnum frá Eistlandi árið 1985, það er fyrr en í Póllandi og Þýskalandi (Goodwin o.fl., 1994). Síðast var „gamli stofninn US-1“ í Rússlandi einangraður frá smituðum tómötum í Moskvu svæðinu árið 1993 (Dolgova o.fl., 1997). Einnig í Frakklandi fundust „gamlir“ stofnar í tómatarplöntum þar til snemma á níunda áratugnum, það er eftir að þeir voru löngu horfnir á kartöflum (Leberton og Andrivon, 90). Breytingar á P. infestans stofnum höfðu áhrif á marga eiginleika, þar á meðal þá sem höfðu mikla hagnýta þýðingu, og juku skaðsemi seint korndauða.
Kynferðisleg sameining
Til þess að kynlífssamruni stuðli að breytileika er í fyrsta lagi nauðsynlegt að tvær tegundir pörunar séu til staðar í þýði í hlutfalli nálægt 1: 1 og í öðru lagi tilvist upphafsbreytileika íbúa.
Hlutfall pörunargerða er mjög breytilegt eftir mismunandi íbúum og jafnvel mismunandi árum hjá einum þýði (tafla 9,10, 90). Ástæðurnar fyrir svo róttækum breytingum á tíðni pörunargerða í íbúum (eins og til dæmis í Rússlandi eða í Ísrael snemma á níunda áratug síðustu aldar) eru óþekktar en talið er að það sé vegna tilkomu samkeppnishæfari einræktar (Cohen, 2002).
Sum óbein gögn gefa til kynna kynferðislegt ferli á ákveðnum árum og á ákveðnum svæðum:
1) Rannsóknir á íbúum frá Moskvu svæðinu sýndu að í 13 íbúum þar sem hlutfall A2 pörunargerðar var minna en 10%, var heildar erfðafjölbreytileikinn reiknaður fyrir þrjá isozyme loci 0,08 og í 14 íbúum þar sem hlutfall A2 fór yfir 30%, erfðafjölbreytni var tvöfalt meiri (0,15) (Elansky o.fl., 1999). Þannig að því meiri líkur á kynmökum, þeim mun meiri er erfðafjölbreytni íbúanna.
2) Sambandið milli hlutfalls pörunargerða í stofnum og styrkleika myndunar oospore kom fram í Ísrael (Cohen o.fl., 1997) og í Hollandi.
(Flier o.fl., 2004). Rannsóknir okkar sýndu að í stofnum þar sem einangrun með A2 pörun gerð var 62, 17, 9 og 6%, fundust oospores í 78, 50, 30 og 15% greindra kartöflublaða (með 2 eða fleiri bletti), í sömu röð.
Sýni með 2 eða fleiri bletti voru mun líklegri til að innihalda oospores en sýni með 1 bletti (32 og 14% sýna, í sömu röð) (Apryshko o.fl., 2004).
Oospores voru mun algengari í laufum miðju og neðri lags kartöfluplöntunnar (Mytsa o.fl., 2015; Elansky o.fl., 2016).
3) Á sumum svæðum hafa komið fram einstök arfgerðir, sem tengjast kynlífi. Þannig, í Póllandi árið 1989 og í Frakklandi árið 1990, stofnar arfhreinir fyrir glúkósa-6-
fosfat ísómerasi (GPI 90/90). Þar sem áður var aðeins um 10/90 heterósýgóta að ræða í 100 ár er arfleifð rakin til kynferðislegrar endurblöndunar (Sujkowski o.fl., 1994). Í Kólumbíu (Bandaríkjunum) eru einangrun sem sameina A2 við GPI 100/110 og A1 við GPI 100/100 algeng, en í lok tímabilsins 1994 (16. ágúst og 9. september) eru stofnar með raðbrigða arfgerðir (A1 GPI 100/110 og A2 GPI 100/100) (Miller o.fl., 1997).
4) Hjá sumum íbúum frá Póllandi (Sujkowski o.fl., 1994) og Norður-Kákasus (Amatkhanova o.fl., 2004) samsvarar dreifing DNA-staðsetningar fingrafaranna og allózyme próteins loci Hardy-Weinberg dreifingunni, sem gefur til kynna
um háan hlut af framlagi kynferðislegrar sameiningar til breytileika íbúa. Á öðrum svæðum í Rússlandi fundust engin samsvörun við Hardy-Weinberg dreifingu íbúa, en sýnt var fram á tengilið ójafnvægi sem benti til yfirburðar á fjölgun klóna (Elansky o.fl., 1999).
5) Erfðafjölbreytni (GST) milli stofna með mismunandi pörunargerðir (A1 og A2) var minni en milli mismunandi stofna (Sujkowski o.fl., 1994), sem bendir óbeint til kynferðislegra krossa.
Á sama tíma getur framlag kynferðislegrar sameiningar til fjölbreytileika íbúa ekki verið mjög hátt. Þetta framlag var reiknað fyrir íbúa Moskvu svæðisins (Elansky o.fl., 1999). Samkvæmt útreikningum Lewontin (1979) verður „endurblöndun, sem getur framleitt ný afbrigði af tveimur stöðum með tíðni sem er ekki meiri en afurð fjölkynhneigðar þeirra, aðeins árangursrík ef gildi arfkynhneigðar fyrir báðar samsætur eru þegar há“.
Með hlutfalli tveggja tegunda parunar, sem er dæmigert fyrir Moskvu svæðið, jafnt og 4: 1, er endurblöndunartíðnin 0,25. Líkurnar á því að krossstofnar yrðu arfblendnir fyrir tvo af þeim þremur sem rannsakaðir eru arfhreinir staðir í rannsakaða hópnum voru 0,01 (2 stofnar af 177). Þar af leiðandi ættu líkurnar á því að tvöfalt heterósýgót komi fram vegna endurblöndunar ekki meiri en afurð þeirra margfaldað með líkum á því að fara yfir (0,25x0,02x0,02) = 10-4, þ.e. kynferðisleg raðbrigða falla venjulega ekki í rannsakað úrtak stofna. Þessir útreikningar voru gerðir fyrir íbúa frá Moskvu svæðinu, sem einkennast af tiltölulega miklum breytileika. Í einmynduðum stofnum eins og Síberíu getur kynferðislegt ferli, jafnvel þó það gerist hjá einstökum íbúum, ekki haft áhrif á erfðafjölbreytni þeirra.
Að auki einkennist P. infestans af tíðri misskiptingu litninga í meíósu, sem leiðir til aneuploidy (Carter o.fl., 1999). Slík brot draga úr frjósemi blendinganna.
Parasexual endurblöndun, mitótísk umbreyting gena
Í tilraunum um sundurgerð P. infestans stofna með stökkbreytingar í ónæmi fyrir mismunandi vaxtarhemlum, kom fram misolates sem eru ónæmir fyrir báðum hemlum (Shattock og Shaw, 1975; Dyakov, Kuzovnikova, 1974; Kulish, Dyakov,
1979). Stofnar sem eru ónæmir fyrir tveimur vaxtarhemlum komu fram vegna heterokaryotization á mycelium, og í þessu tilfelli klofnuðu þeir við æxlun af einokraðum dýragörðum (Judelson, Ge Yang, 1998), eða klofnuðu ekki í einsdýrandi afkvæmi, vegna þess að þeir voru með tetraploid (þar sem fyrstu einangrunin eru tvístrað) kjarna (K , 1979). Gefa út arfaslakir tvífrumur við mjög lága tíðni vegna drepfrumuvæðingar, litningaleysi og litningabreytingar (mitotic crossing over) (Poedinok o.fl., 1982). Tíðni þessara ferla gæti verið aukin með hjálp tiltekinna áhrifa á arfblendna díploíða (til dæmis útfjólubláa geislun spírandi gróa).
Þrátt fyrir að myndun gróðurblendinga með tvöfalda viðnám eigi sér stað ekki aðeins in vitro heldur einnig í kartöfluhnýði sem smitaðir eru af blöndu af stökkbrigði (Kulish o.fl., 1978), þá er frekar erfitt að meta hlutverk parasexual endurröðunar við myndun nýrra arfgerða í íbúum. Tíðni myndunar segregna vegna stungusprengingar, ógreiningar litninga og yfirfæra mítósu án sérstakra áhrifa er hverfandi (innan við 10-3).
Framkoma arfhreinna segregna af arfgerðum stofnum getur verið byggð á bæði mítósu yfirflutningi og umbreytingu á mítósu genum, sem hjá P. sojae kemur fram með tíðninni 3 x 10-2 til 5 x 10-5 á staðnum, allt eftir stofni (Chamnanpunt o.fl. , 2001).
Þrátt fyrir að tíðni heterókaryóna og arfhreinsaðra tvífrumna reyndist vera óvænt há (nær tugum prósenta), þá fer þetta ferli aðeins fram þegar stökkbreytt ræktun fengin úr sama stofni er splæst. Þegar notaðir eru mismunandi stofnar sem eru einangraðir frá náttúrunni kemur heterókaryotization ekki fram (eða kemur fram með mjög lága tíðni) vegna nærveru ósamrýmanlegrar náttúru (Poedinok og Dyakov, 1981; Anikina o.fl., 1997b; Cherepennikova-Anikina o.fl., 2002). Þar af leiðandi er aðeins hægt að draga úr hlutverki kynlífs sameiningar í endurklæðningu innan klóna í arfblendnum kjarna og umskipti einstakra gena til arfhreinsaðs ástands án kynferðislegrar aðferðar. Þetta ferli getur haft faraldsfræðilega þýðingu í stofnum með stökkbreytingar á mótstöðu gegn sveppalyfjum sem eru með viðvarandi eða hálf ráðandi. Umskipti þess í arfhreint ástand vegna parasexual ferilsins munu auka viðnám burðarefnis stökkbreytingarinnar (Dolgova, Dyakov, 1986).
Ágangur gena
Jarðhita tegundir Phytophthora eru fær um að fjölga sér við myndun blendinga oospores (sjá Vorob'eva og Gridnev, 1983; Sansome o.fl., 1991; Veld o.fl., 1998). Náttúrulegur blendingur af Phytophthora tegundunum tveimur var svo árásargjarn að hann drap þúsundir aldra í Bretlandi (Brasier o.fl., 1999). P. infestans geta komið fyrir með öðrum tegundum af ættkvíslinni (P. erythroseptica, P. nicotianae, P. Cactorum o.s.frv.) Á algengum hýsilplöntum og í jarðvegi, en lítið er um upplýsingar í bókmenntunum um möguleika á sértækum blendingum. Við rannsóknarstofu fengust blendingar milli P. infestans og P. Mirabilis (Goodwin og Fry, 1994).
Tafla 9. Hlutfall P. infestans stofna með A2 pörunartegund í mismunandi löndum heimsins á tímabilinu frá 1990 til 2000 (samkvæmt gögnum um opnar heimildir og vefsíður www.euroblight.net, www.eucablight.org)
Land | 1990 | 1991 | 1992 | 1993 | 1994 | 1995 | 1996 | 1997 | 1998 | 1999 | 2000 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Hvíta-Rússland | 33 (12) | 34 (29) | |||||||||
Belgium | 15 (49 *) | 6 (66) | 20 (86) | ||||||||
Ekvador | 0 (13) | 0 (12) | 0 (19) | 0 (21) | 12 (41) | 25 (39) | 15 (75) | 22 (73) | 25 (68) | 0 (35) | |
Eistland | 8 (12) | ||||||||||
Englandi | 4 (26) | 3 (630) | 9 (336) | ||||||||
finnland | 0 (15) | 19 (117) | 12 (16) | 21 (447) | 6 (509) | 9 (432) | 43 (550) | ||||
Frakkland | 0 (35) | 0 (56) | 0 (83) | 0 (67) | 0 (86) | 2 (135) | 7 (156) | 6 (123) | 0 (73) | 0 (285) | 0 (135) |
Ungverjaland | 72 (32) | ||||||||||
Írland | 4 (145) | ||||||||||
Norður. Írland | 10 (41) | 9 (58) | 1 (106) | 0 (185) | 0 (18) | 0 (56) | 0 (35) | 0 (26) | |||
holland | 7 (41) | 5 (276) | 24 (377) | 44 (353) | 23 (185) | ||||||
norway | 25 (446) | 28 (156) | 8 (39) | 18 (257) | 38 (197) | ||||||
Perú | 0 (34, 1984 -86) | 0 (287, 1997-98) | 0 (112) | 0 (66) | |||||||
poland | 19 (180) | 21 (142) | 33 (256) | 26 (149) | 35 (70) | ||||||
Skotland | 25 (147) | 11 (163) | 22 (189) | 5 (22) | |||||||
Svíþjóð | 25 (263) | 62 (258) | 49 (163) | ||||||||
Wales | 0 (16) | 7 (97) | 0 (48) | 0 (25) | |||||||
Kóreu | 36 (42) | 10 (130) | 15 (98) | ||||||||
Kína | 20 (142, 1995-98) | 0 (6) | 0 (8) | 0 (35) | |||||||
Colombia | 0 (40, 1994-2000) | ||||||||||
Úrúgvæ | 100 (25, 1998-99) | ||||||||||
Marokkó | 60 (108, 1997-2000) | 52 (25) | 42 (40) | ||||||||
Serbía | 76 (37) | ||||||||||
Mexico (Toluca) | 28 (292, 1988-89) | 50 (389, 1997-98) |
Tafla 10. Hlutfall P. infestans stofna með A2 pörunargerð í mismunandi löndum heimsins á tímabilinu 2000 til 2011
Land | 2001 | 2002 | 2003 | 2004 | 2005 | 2006 | 2007 | 2008 | 2009 | 2010 | 2011 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Austurríki | 65 (83) | ||||||||||
Hvíta-Rússland | 42 (78) | ||||||||||
Belgium | 20 (102 *) | 4 (32) | 50 (14) | 25 (16) | 62 (13) | 54 (26) | 70 (54) | 30 (23) | 29 (35) | 62 (71) | 45 (49) |
Sviss | 89 (19) | ||||||||||
Чехия | 35 (31) | 54 (64) | 38 (174) | 12 (80) | |||||||
Þýskaland | 95 (53) | ||||||||||
Danmörk | 48 (52) | ||||||||||
Ekvador | 5 (178) | 6 (108) | 9 (121) | 18 (94) | 2 (44) | 0 (66) | 5 (47) | ||||
Eistland | 54 (25) | 0 (24) | 33 (62) | 45 (140) | 25 (100) | 12 (103) | |||||
Englandi | 4 (47) | 10 (96) | 31 (55) | 55 (790) | 68 (862) | 70 (552) | 68 (299) | ||||
finnland | 47 (162) | 12 (218) | 42 | ||||||||
Frakkland | 0 (186) | 4 (108) | 8 (61) | 22 (103) | 33 (303) | 65 (378) | 74 (331) | 75 (125) | 75 (12) | ||
Ungverjaland | 48 (27) | 48 (90) | 9 | 7 | |||||||
Norður. Írland | 0 (38) | 0 (58) | 0 (40) | 0 (24) | 5 (54) | 0 (18) | 27 (578) | 45 (239) | 36 (213) | 82 (60) | 10 (80) |
holland | 66 (24) | 93 (15) | 91 (11) | ||||||||
norway | 39 (328) | 3 (115) | 12 (19) | ||||||||
Perú | 0 (36) | ||||||||||
poland | 25 (46) | 10 (30) | 85 (20) | 38 (44) | 75 (66) | 55 (56) | 65 (35) | 72 (81) | 85 (21) | ||
Skotland | 3 (213) | 2 (474) | 24 (135) | 86 (337) | 88 (386) | 74 (172) | |||||
Svíþjóð | 60 (277) | 39 (87) | |||||||||
Slóvakía | 0 (36) | 14 (26) | 62 (26) | 0 (26) | |||||||
Wales | 25 (12) | 68 (106) | 80 (88) | 92 (143) | 75 (45) | ||||||
Kóreu | 46 (26) | ||||||||||
Brasilía | 0 (49) | 0 (30) | |||||||||
Kína | 10 (30) | 0 (6) | 0 (6) | ||||||||
Víetnam | 0 (294, 2003-04) | ||||||||||
Úganda | 0 (8) |
Dynamics af arfgerðarsamsetningu íbúa
Breytingar á arfgerðarsamsetningu P. infestans stofna geta komið fram undir áhrifum fólksflutninga nýrra klóna frá öðrum svæðum, landbúnaðarhátta (breyting á afbrigði, notkun sveppalyfja) og veðurskilyrða. Ytri áhrif hafa mismunandi klóna á mismunandi stigum lífsferilsins og því upplifa íbúar árlega hringrásarbreytingar á tíðni gena sem háð eru vali vegna breytinga á aðalhlutverki erfðagreiningar og vals.
Áhrif fjölbreytni
Ný afbrigði með áhrifarík erfðaefni fyrir lóðrétta viðnám (R-gen) eru öflugur sértækur þáttur og velja einrækt með viðbótarmeðferðargen í íbúum P. infestans. Ef ekki er ósértækt viðnám í kartöfluafbrigðinu, sem hindrar vöxt sýkla stofnsins, kemur ferlið við að skipta út ríkjandi klónum í stofninum mjög hratt. Þannig, eftir útbreiðslu Domodedovsky fjölbreytni í Moskvu svæðinu, sem hefur R3 viðnámsgenið, jókst tíðni klóna afbrigðileg fyrir þessa fjölbreytni úr 0,2 í 0,82 á einu ári (Dyakov og Derevjagina, 2000).
Breytingin á tíðni meinsemdargena (sjúkdómsgerðir) hjá stofnum á sér stað ekki aðeins undir áhrifum ræktaðra kartöfluafbrigða. Til dæmis, í Hvíta-Rússlandi þar til 1977, voru klónar með veirugen 1 og 4 allsráðandi, sem stafaði af ræktun kartöfluafbrigða með ónæmisgenum R1 og R4 (Dorozhkin, Belskaya, 1979). En í lok áttunda áratugar 70. aldar komu fram klónar með mismunandi meindýragen og samsetningar þeirra og viðbótarviðnámsgenin voru aldrei notuð í kartöflurækt (auka-meindýragen) (Ivanyuk et al., 2002). Ástæðan fyrir útliti slíkra klóna er, að því er virðist, vegna flutnings smitandi efnis til Evrópu frá Mexíkó með kartöfluhnýði. Heima þróuðust þessir klónar ekki aðeins á ræktuðum kartöflum, heldur einnig á villtum tegundum sem báru ýmis viðnámsgen; Þess vegna var samsetning margra veirugena í erfðamenginu nauðsynleg til að lifa af við þessar aðstæður.
Hvað varðar afbrigði með ósértækt viðnám, tefja þeir, með því að draga úr æxlunarhraða sýkla, þróun íbúa þess, sem, eins og áður hefur verið getið, er fall af fjölda. Þar sem árásarhneigð er fjölmynduð safnast klónar sem innihalda meiri fjölda gena fyrir „árásarhneigð“ því fyrr því hærri sem stofnstærðin er. Þess vegna eru mjög árásargjarnir kynþættir ekki aðlögun að ræktuðum afbrigðum með ósértækt viðnám heldur þvert á móti líklegri til að greina í gróðursetningu mjög næmra afbrigða sem eru uppsöfnunarefni sníkjudýragróanna.
Þannig fundust árásargjarnustu íbúar P. Infestans í Rússlandi á svæðum árlegra fitusýkinga (íbúar frá Sakhalin, Leningrad og Bryansk héruðum). Yfirgangssemi þessara íbúa reyndist meiri en þeirra mexíkósku (Filippov o.fl., 2004).
Að auki myndast færri oospores í laufum ónæmra afbrigða en í næmum (Hanson og Shattock, 1998), það er að ósértækt viðnám fjölbreytninnar dregur einnig úr endurhæfingargetu sníkjudýrsins og möguleikanum á öðrum vetraraðferðum.
Áhrif sveppalyfja
Sveppalyf dregur ekki aðeins úr fytópatogenum sveppum, þ.e. haft áhrif á megindlega eiginleika stofna þeirra, en þeir geta einnig breytt tíðni einstakra arfgerða, þ.e. hafa áhrif á eigindlega samsetningu íbúa. Meðal mikilvægustu vísbendinga um íbúa sem breytast undir áhrifum sveppalyfja eru eftirfarandi: breytingar á ónæmi gegn sveppalyfjum, breytingar á árásarhæfni og meinsemd og breytingar á æxlunarkerfi.
Áhrif sveppalyfja á ónæmi og árásarhæfni íbúa
Stig slíkra áhrifa ákvarðast fyrst og fremst af tegund sveppalyfja sem notuð er, sem hægt er að skipta skilyrðislega í pólýsít, oligosite og monosite.
Hið fyrra inniheldur flest snertisveppalyf. Viðnám gegn þeim (ef það er yfirleitt mögulegt) er stjórnað af fjölda mjög veikra svipmikilla gena. Þessir eiginleikar ákvarða fjarveru sýnilegra breytinga á viðnámi íbúanna eftir meðferð með sveppalyfjum (þó að í sumum tilraunum náðist nokkur aukning á ónæmi). Sveppastofninn sem varðveittur er eftir úðun með snertisveppum samanstendur af tveimur stofnum:
1) Stofnar sem varðveittir eru á plöntusvæðum sem ekki eru meðhöndlaðir með lyfinu. Þar sem engin snerting var við sveppalyfið breytist árásarhæfni og viðnám þessara stofna ekki.
2) Stofnar í snertingu við sveppalyfið, styrkur þeirra við snertipunktana var lægri en banvænn. Eins og getið er hér að framan breytist viðnám þessa hluta þjóðarinnar heldur ekki, þó vegna hluta skaðlegra áhrifa sveppalyfsins, jafnvel í styrk undir banvænum á umbrot sveppafrumunnar, almennrar hæfni og sníkjudýraþáttar hennar, árásarhæfni, lækkunar (Derevyagina og Dyakov, 1990).
Þannig hefur jafnvel hluti íbúanna sem ekki hefur dáið, orðið fyrir snertingu við sveppalyfið, veikan árásarhneigð og getur ekki verið uppspretta fitulyfja. Þess vegna er vönduð vinnsla, sem dregur úr tíðni þess hlutfalls íbúa sem ekki er í snertingu við sveppalyfið, skilyrði fyrir velgengni verndarráðstafana. Viðnám gegn fákeppnissýrum er stjórnað af nokkrum aukaefnum.
Stökkbreyting á hverju geni leiðir til nokkurrar aukningar á ónæmi og heildarþolið er vegna viðbótar slíkra stökkbreytinga. Þess vegna kemur aukning viðnáms í skrefum. Dæmi um stigvaxandi aukningu í ónæmi eru stökkbreytingar í ónæmi gegn sveppalyfinu dimethomorph, sem er mikið notað til að vernda kartöflur gegn seint korndrepi. Dimethomorph viðnám er fjölgenískt og aukefni. Stigbreyting í einu skrefi eykur viðnám lítillega.
Hver síðari stökkbreyting minnkar markstærð og þar af leiðandi tíðni síðari stökkbreytinga (Bagirova o.fl., 2001). Aukning á meðalþoli íbúa eftir margar meðferðir með oligosite sveppalyfjum á sér stað skreflega og smám saman. Hraði þessa ferils er ákvarðaður af að minnsta kosti þremur þáttum: tíðni stökkbreytinga á viðnámsgenum, viðnámsstuðull (hlutfall banvæns skammts ónæmis stofn miðað við viðkvæman) og áhrif stökkbreytinga í viðnámsgenum á hæfni.
Tíðni hverrar síðari stökkbreytingar er lægri en sú fyrri og því hefur ferlið dempandi karakter (Bagirova o.fl., 2001). Hins vegar, ef sameiningarferli (kynferðislegt eða parasexual) eiga sér stað hjá íbúunum, þá er hægt að sameina mismunandi stökkbreytingar foreldranna í blendingstofni og flýta fyrir því. Þess vegna öðlast panmix íbúar hraðari viðnám en agamic og í þeim síðarnefndu eru íbúar sem hafa ekki grænmetis ósamrýmanleika hindranir hraðar en íbúar deilt með slíkum hindrunum. Í þessu sambandi, tilvist stofna í stofnum sem eru ólíkir í gerðum pörunar, flýtir fyrir því að fá ónæmi fyrir fákeppnum sveppum.
Annar og þriðji þáttur stuðlar ekki að hraðri uppsöfnun dimethomorph ónæmra stofna í stofnum. Hver stökkbreyting tvöfaldar u.þ.b. viðnám sem er óveruleg og dregur um leið bæði úr vaxtarhraða í gervi umhverfi og árásarhneigð (Bagirova o.fl., 2001; Stem, Kirk, 2004). Kannski er þetta ástæðan fyrir því að það eru nánast engir ónæmir stofnar meðal náttúrulegra P. infestans stofna, jafnvel þeir sem safnað er frá kartöfluplöntum sem meðhöndlaðir eru með dimethomorph.
Þjóð sem er meðhöndluð með oligosite sveppalyfi mun einnig samanstanda af tveimur hópum stofna: þeir sem ekki hafa verið í snertingu við sveppalyfið og hafa því ekki breytt upphafseiginleikum (ef ónæmir stofnar finnast meðal þessa hóps munu þeir ekki safnast upp vegna meiri árásarhæfni og samkeppnishæfni viðkvæmra stofna), og stofnar sem eru í snertingu við styrki sveppalyfsins undir banvænum. Það er meðal hinna síðarnefndu að uppsöfnun ónæmra stofna er möguleg, því hér hafa þeir kosti umfram viðkvæma.
Þess vegna er það ekki svo mikil ítarleg meðferð sem skiptir máli þegar háum styrkleika lyfsins er beitt, en það er hár styrkur lyfsins, nokkrum sinnum hærri en banvæni skammturinn, vegna þess að með þrepaskiptum stökkbreytingum er upphafsþol stökkbreyttra stofna lítið.
Að lokum eru stökkbreytingar í ónæmi fyrir einstofna sveppalyfjum mjög svipmiklar, það er að segja að ein stökkbreyting getur tilkynnt hátt viðnám allt að fullkomnu tapi á næmi. Þess vegna kemur aukning mótspyrna íbúa mjög fljótt.
Dæmi um slík sveppalyf eru fenýlamíð, þar á meðal algengasta sveppalyfið, metalaxýl. Stökkbreytingar á viðnám við því koma fram með mikilli tíðni og þolþolið hjá stökkbreytingum er mjög hátt - það er þúsund eða meira en viðkvæmur stofn (Derevyagina o.fl., 1993). Þrátt fyrir að vaxtarhraði og árásarhæfni ónæmra stökkbrigða minnki í ljósi dauða næmra stofna af völdum sveppaeyðandi, þá fjölgar ónæmum íbúum hratt og samhliða eykst árásarhæfni þess. Þess vegna, eftir nokkurra ára notkun sveppalyfsins, getur árásarhæfni ónæmra stofna ekki aðeins jafnað árásarhæfni viðkvæmra, heldur einnig farið fram úr því (Derevyagina og Dyakov, 1992).
Áhrif á kynferðislega endurblöndun
Þar sem algengur A2 pörunartýpur hjá P. infestans stofnum féll saman við mikla notkun metalaxyls gegn seint korndrepi, var lagt til að metalaxyl valdi umbreytingu pörunargerðar. Í P. parasitica reyndist slík umbreyting undir áhrifum klórónebs og metalaxýls reyndust (Ko, 1994). Ein leið á miðli með lágan styrk metalaxyls leiddi til þess að einangruð einangrun myndaðist af stofn P. infestans sem er viðkvæm fyrir metalaxyl með pörun gerð A1 (Savenkova og Cherepnikova-Anikina, 2002). Á síðari leiðum á fjölmiðlum með hærri styrk metalaxýls greindist ekki ein einangrun af gerð pörunarinnar A2, en flest einangrun, þegar farið var yfir við A2 einangrun, í stað oospores, mynduðu ljóta uppsöfnun á mycelium og voru dauðhreinsuð. Leiðir af ónæmum stofni með A2 pörunargerð á fjölmiðlum með mikinn styrk metalaxyls gerðu okkur kleift að greina þrjár gerðir af pörunarbreytingum: 1) fullkominn ófrjósemisaðgerð þegar farið er yfir það með A1 og A2 einangrun; 2) einsleitni (myndun oospores í einmenningu); 3) umbreyting A2 pörunargerðar í A1. Þannig getur metalaxyl valdið breytingum á tegundum pörunar hjá íbúum P. infestans og þar af leiðandi til kynferðislegrar endurmengunar hjá þeim.
Áhrif á gróðursameiningu
Sum sýklalyfjaónæmisgen juku tíðni heterókaryótýringa með fjölbreytileika og tvöfalda kjarnorkuvopnun (Poedinok og Dyakov, 1981). Eins og áður hefur komið fram kemur heterokaryotization af hyphae við samruna mismunandi stofna af P. infestans mjög sjaldan vegna fyrirbæri um ójafnanleika grænmetis í þessum svepp. Hins vegar geta gen fyrir ónæmi fyrir sumum sýklalyfjum haft aukaverkanir, sem koma fram í því að vinna bug á ósamrýmanleika grænmetis. Þessi eiginleiki var með 1S-1 stökkbreyttu streptómýsín viðnámsgeninu. Tilvist slíkra stökkbrigða í sviðsstofnum phytophthora getur aukið flæði erfða milli stofna og flýtt fyrir aðlögun alls íbúa að nýjum stofnum eða sveppum.
Ákveðin sveppalyf og sýklalyf geta haft áhrif á tíðni endurmyndunar mítósu, sem getur einnig breytt arfgerðartíðni í íbúum. Víða notað sveppalyfið benomyl binst beta-tubulin, prótein sem örrör í frumugrindinni eru byggð úr og truflar þar með ferlið við aðskilnað litninga í anaphase mítósu og eykur tíðni mítósu endurblöndunar (Hastie, 1970).
Sveppalyfið para-flúorfenýlalanín, notað til að meðhöndla hollenskan sjúkdóm hjá ölmum, hefur sömu eiginleika. Para-flúorfenýlalanín jók tíðni endurblöndunar í arfblönduðum díploíðum P. infestans (Poedinok o.fl., 1982).
Hringrásarbreytingar á arfgerðarsamsetningu íbúa í lífsferli P. infestans
Klassísk þroskahringur P. infestans á tempraða svæðinu samanstendur af 4 stigum.
1) Stig vöxtur fólksfjölgunar (fjölhringa fasa) með stuttum kynslóðum. Þessi áfangi hefst venjulega í júlí og tekur 1,5-2 mánuði.
2) Stigið að stöðva vöxt íbúa vegna mikillar lækkunar á hlutfalli óbreytts vefja eða við að koma upp óhagstæðar veðuraðstæður. Þessi áfangi í búum sem framkvæma snemma losun laufs fyrir uppskeru fellur úr árlegri lotu.
3) Stig vetrar í hnýði, ásamt verulegri fækkun íbúastærðar vegna slysasýkinga á hnýði, hægur smitþroski í þeim, fjarvera endursýkinga á hnýði, rotnun og niðursláttur á hnýði sem verða fyrir áhrifum við venjulegar geymsluaðstæður.
4) Fasinn í hægri þróun í jarðvegi og á plöntum (einshringlaga fasa), þar sem kynslóðin getur náð mánuði eða lengur (seint í maí - byrjun júlí). Venjulega á þessum tíma er erfitt að greina veik blöð, jafnvel með sérstökum athugunum.
Stig vöxtur fólksfjölgunar (fjölhringafasa)
Fjölmargar athuganir (Pshedetskaya, Kozubova, 1969; Borisenok, 1969; Osh, 1969; Dyakov, Suprun, 1984; Rybakova, Dyakov, 1990) sýndu að í upphafi fitubreytingar ríkja lágmeinir og örlítið árásargjarnir klónar, sem í kjölfarið eru skipt út fyrir meira ofbeldisfullan og árásargjarnan. vaxtarhraði árásarhæfni íbúanna er því meiri, því minna þolandi fjölbreytni hýsingarplöntunnar.
Eftir því sem stofninn vex, eykst styrkur bæði sértækt mikilvægra gena sem kynnt eru í afbrigðum í viðskiptum (R1-R4) og hlutlaus (R5-R11). Í íbúum nálægt Moskvu árið 1993 jókst meðalmeisli frá lok júlí fram í miðjan ágúst úr 8,2 í 9,4 og mesta aukningin kom fram fyrir sértæka hlutlausa meinvaldsgenið R5 (frá 31 til 86% af illvirkum klónum) (Smirnov, 1996 ).
Lækkun á vaxtarhraða íbúa fylgir lækkun á sníkjudýravirkni íbúanna. Þess vegna, á þunglyndisárum, er bæði heildarfjöldi kynþátta og hlutfall mjög afleitra kynþátta lægra en í fitulyfjum (Borisenok, 1969). Ef hápunktur fituvefandi veðurskilyrða breytist í óhagstæðan seint korndrepi og kartöflusýking minnkar, lækkar einnig styrkur mjög skæðra og árásargjarnra klóna (Rybakova o.fl., 1987).
Aukningin á tíðni gena sem hafa áhrif á meinsemd og árásarhæfni íbúanna getur stafað af vali á meiru og árásargjarnari klónum í blandaða þýði. Til að sýna fram á valið var þróuð aðferð til greiningar á hlutlausum stökkbreytingum, sem var notuð með góðum árangri í stofnum stofna ger (Adams o.fl., 1985) og Fusarium graminearum (Wiebe o.fl., 1995).
Tíðni stökkbrigða sem eru ónæm fyrir blastídíni S í sviðsstofni P. infestans minnkaði samhliða vexti í árásarhæfni íbúa sem bendir til breytinga á ríkjandi klónum meðan á fjölgun íbúa stendur (Rybakova o.fl., 1987).
Vetraráfangi í hnýði
Yfir vetrartímann í kartöfluhnýðum minnkar veiruleysi og árásarhneigð P. infestans stofna og fækkun á meinsemd verður hægar en árásargjarn (Rybakova og Dyakov, 1990). Augljóslega, við aðstæður sem stuðla að örum vexti stofnstærðar (r-úrval), eru „auka“ meindýragen og mikil árásarhneigð gagnleg, þess vegna fylgir þróun fitulyfja með vali á illvirkustu og árásargjarnustu klónum. Við aðstæður mettunar umhverfisins, þegar ekki æxlunarhraði, heldur þrautseigja tilverunnar við óhagstæðar aðstæður (K-val) gegnir mikilvægu hlutverki, "auka" gen af meinlæti og árásarhæfni draga úr hæfni og klón með þessum genum eru fyrstu til að deyja út, þannig að meðal árásarhæfni og meinsemd íbúanna minnkar.
Gróðurfasa í jarðvegi
Þessi áfangi er sá dularfyllsti í lífsferlinum (Andrivon, 1995). Tilvist þess er rakin eingöngu með íhugun - vegna skorts á upplýsingum um hvað gerist við sýkillinn í langan tíma (stundum meira en mánuð) - frá tilkomu kartöfluplöntna þar til fyrstu blettir sjúkdómsins birtast á þeim. Á grundvelli athugana og tilrauna var hegðun sveppsins á þessu æviskeiði endurbyggð (Hirst og Stedman, 1960; Boguslavskaya, Filippov, 1976).
Sporulation sveppsins getur myndast á sýktum hnýði í jarðveginum. Gróin, sem myndast, spíra með hyphae, sem geta gróðursett lengi í moldinni. Grunn (myndast á hnýði) og aukaatriði (á mycelium í jarðvegi) gró hækka upp á jarðvegsyfirborðið með háræðarstraumum, en öðlast hæfileika til að smita kartöflur aðeins eftir að neðri lauf þess lækka og komast í snertingu við jarðvegsyfirborðið. Slík lauf (þ.e. fyrstu blettir sjúkdómsins finnast á þeim) myndast ekki strax, en eftir langvarandi vöxt og þróun kartöflutoppa.
Þannig getur saprotrophic gróðurfasinn einnig verið til í lífsferli P. infestans. Ef í sníkjudýraskeiði lífsferilsins er árásarhæfni mikilvægasti þátturinn í líkamsrækt, þá miðar valið í saprotrophic fasa að því að draga úr sníkjudýrareiginleikum, eins og sýnt er með tilraunum fyrir suma fitusjúkdómsvaldandi sveppi (sjá Carson, 1993). Þess vegna ættu árásargjarnir eiginleikar að tapast ákaflega í þessum áfanga lotunnar. En hingað til hafa engar beinar tilraunir verið gerðar til að staðfesta ofangreindar forsendur.
Árstíðabundnar breytingar hafa ekki aðeins áhrif á sjúkdómsvaldandi eiginleika P. infestans, heldur einnig ónæmið fyrir sveppalyfjum sem vaxa í fjölhringa fasa (við fitulyf) og minnkar við geymslu vetrarins (Derevyagina o.fl., 1991; Kadish og Cohen, 1992). Sérstaklega mikil lækkun á viðnámi gegn metalaxýli kom fram milli gróðursetningar á viðkomandi hnýði og þar til fyrstu blettir sjúkdómsins komu fram á vettvangi.
Ósérhæfð sérhæfing og þróun hennar
P. infestans veldur farsóttum í tveimur mikilvægum ræktun, kartöflum og tómötum. Sýkislyf á kartöflum hófust fljótlega eftir að sveppurinn kom inn á ný svæði. Ósigur tómatar var einnig minnst skömmu eftir að smit kom fram á kartöflum, en fitulyf á tómötum komu fram aðeins hundrað árum síðar - um miðja XNUMX. öld. Hér er það sem Hallegli og Niederhauser skrifa um ósigur tómata í Bandaríkjunum
(1962): „Í um það bil 100 ár eftir sóttkirtlatímabilið 1845 voru fáar eða nánast engar tilraunir gerðar til að fá ónæmar tegundir tómata. Þrátt fyrir að seint korndrep hafi fyrst verið skráð á tómötum strax árið 1848, varð það ekki tilefni til alvarlegrar athygli ræktenda á þessari plöntu fyrr en eftir að sjúkdómurinn braust út 1946. Á yfirráðasvæði Rússlands var seint korndrepi af tómötum skráð á 60. öld. „Í langan tíma veittu vísindamenn ekki gaum að þessum sjúkdómi, þar sem hann olli ekki verulegu efnahagslegu tjóni. En í 70-1979. XX aldar fitubreytingar af seint korndrepi á tómötum koma einnig fram í Sovétríkjunum, aðallega í Neðra Volga svæðinu, í Úkraínu, Norður-Kákasus, í Moldóvu ... “(Balashova, XNUMX).
Síðan þá hefur tómatsroði með seint korndrepi orðið árlegur, dreifst um allt landsvæði iðnaðar- og heimaræktar og veldur gífurlegu efnahagslegu tjóni á þessari ræktun. Hvað gerðist? Hvers vegna kom fyrsta sníkjudýrið fram á kartöflum og fitusóttarskemmdir þessarar uppskeru nánast samtímis og af hverju tók það öld þar til fitulyfið kom fram á tómötum? Þessi munur styður mexíkóska frekar en suður-ameríska smitleið. Ef tegundin Phytophthora infestans myndaðist sem sníkjudýr af mexíkóskum hnýði-tegundum af ættinni Solanum, þá er skiljanlegt hvers vegna ræktaðar kartöflur sem tilheyra sama hluta ættkvíslarinnar og mexíkósku tegundirnar höfðu svo sterk áhrif, en vegna fjarveru samþróunar við sníkjudýrið, sem þróaði ekki aðferðir við sértæka og ósértæka viðnám.
Tómaturinn tilheyrir öðrum hluta af ættkvíslinni, tegund skipti á honum hefur verulegan mun frá hinni hnýði tegund, því þrátt fyrir þá staðreynd að tómaturinn er ekki utan matarsérhæfingar P. infestans, þá var styrkur ósigurs hans ekki nægur fyrir alvarlegt efnahagslegt tap.
Tilkoma fitulyfja á tómötum er vegna alvarlegra erfðabreytinga á sníkjudýri, sem juku hæfni þess (sjúkdómsvaldandi áhrif) við sníkjudýr. Við teljum að nýja formið sem sérhæfir sig í sníkjudýrum tómatar sé T1 kynþátturinn sem M. Gallegly lýsir og hefur áhrif á afbrigði af kirsuberjatómötum (Red Cherry, Ottawa), þolir T0 kynþáttinn sem er útbreiddur á kartöflum (Gallegly, 1952). Svo virðist sem stökkbreyting (eða röð stökkbreytinga) sem breytti T0 keppninni í T1 keppnina og leiddi til þess að klónar komu mjög aðlagaðir til að sigra tómata. Eins og oft gerist fylgdi aukning á sjúkdómsvaldandi áhrifum hjá einum hýsingu lækkun á því til annars, það er upphafleg, enn ekki fullkomin sérsérhæfing - upp í kartöflur (hlaup T0) og tómatar (hlaup T1).
Hver er sönnun þessarar forsendu?
- Tilvik á kartöflum og tómötum. Á tómatlaufum ríkir T1 hlaupið en á kartöflublöð er það sjaldgæft. Samkvæmt S.F. Bagirova og T.A. Oreshonkova (óbirt) í Moskvu svæðinu 1991-1992, T1 kynþátturinn í kartöfluplöntun var 0% og í tómatplöntunum - 100%; á árunum 1993-1995 - 33% og 90%, í sömu röð; árið 2001 - 0% og 67%. Svipuð gögn fengust í Ísrael (Cohen, 2002). Tilraunir með sýkingu kartöfluhnýla með einangruðum úr T1 kynstofninum og blöndu af einangruðum T0 og T1 sýndu að einangrun T1 kynstofnsins er illa varðveitt í hnýði og í stað þeirra kemur einangrun T0 kynþáttarins (Dyakov o.fl., 1975; Rybakova, 1988).
2) Lífsleikur kynþáttar T1 í tómatarplantningum. Aðal smit tómatlaufanna er framkvæmt af einangruðum úr T0 kynstofninum, sem ráða mestu við greiningu á smiti á fyrstu blettunum sem myndast á laufunum. Þetta staðfestir almennt viðurkennt fyrirkomulag sníkjudýraflutningsins: Aðalmassi smits frá kartöflum er gerður af T0 kynstofninum, þó er lítill fjöldi T1 klóna sem varðveittir eru í kartöflum, einu sinni á tómatinn, flytja T0 hlaupið og safnast saman undir lok nýrnafrumuskeytisins. Það er einnig mögulegt að það sé önnur uppspretta smita af tómatblöðum með T1 kynstofninum, ekki eins öflug og kartöfluhnýði og lauf, heldur stöðug. Þess vegna hefur þessi uppspretta veik áhrif á erfðauppbyggingu íbúa sem smita tómata en ákvarðar í kjölfarið uppsöfnun T1 kynþáttar (Rybakova, 1988; Dyakov o.fl., 1994).
3) Sókn í kartöflur og tómata. Gervisýking tómata og kartöflu lauf með einangruðum af kynþáttum T0 og T1 sýndi að þeir fyrrnefndu eru árásargjarnari fyrir kartöflur en fyrir tómata og þeir síðari eru árásargjarnari fyrir tómata en fyrir kartöflu. Þessi munur kemur fram í tilfærslu einangrana af „ekki“ eigin kynþætti frá blönduðum stofni meðan á laufgöngum stendur í gróðurhúsi (D'yakov o.fl., 1975) og í reitum (Leberton o.fl., 1999); munur á lágmarks smitandi álagi, biðtíma, stærð smitandi bletta og gróframleiðslu (Rybakova, 1988; Dyakov o.fl., 1994; Legard o.fl., 1995; Forbes o.fl., 1997; Oyarzun o.fl., 1998; Leberton o.fl. al., 1999; Vega-Sanchez o.fl., 2000; Knapova, Gisi, 2002; Sussuna o.fl., 2004).
Árásarleysi einangrunar T1 kynþáttar gagnvart tómatarækt sem skortir gen gegn viðnámi er svo mikið að þessi einangrun spora á lauf eins og á næringarefnum án þess að drepa sýktan vef (Dyakov o.fl., 1975; Vega-Sanchez o.fl., 2000).
4) Meindýr fyrir kartöflum og tómötum. T1 kynþátturinn hefur áhrif á kirsuberjatómatafbrigði með Ph1 viðnámsgeninu á meðan T0 keppnin er ekki fær um að smita þessi afbrigði, þ.e. hefur þrengri meinsemd. Í tengslum við aðgreiningar
R-gen kartöflanna eru öfugt skyld, þ.e. stofnar sem eru einangraðir úr tómatblöðum eru minna skæðir en "kartöflu" stofnar (tafla 11).
5) Hlutlaus merki. Greiningin á hlutlausum merkjum í stofnum P. infestans sníkjudýr á kartöflum og tómötum vitnar einnig um fjölhreinsað val innan hópsins. Í brasilísku stofnunum P. infestans tilheyrðu tómatblaðaeinangrun klónalínunni US-1 og þau úr kartöflulaufum tilheyrðu BR-1 línunni (Suassuna o.fl., 2004). Í Flórída (Bandaríkjunum), síðan 1994, byrjaði klóna US-90 að ráða yfir kartöflum (með meira en 8% viðburður) og klónum US-11 og US-17 á tómötum og einangrun þess síðarnefnda eru árásargjarnari fyrir tómata en kartöflu (Weingartner , Tombolato, 2004). Verulegur munur var á arfgerðartíðni (DNA fingraför) í kartöflum og tómatar einangruðum fyrir 1200 P. infestans stofna sem safnað var í Bandaríkjunum frá 1989 til 1995 (Deahl o.fl., 1995).
Með því að nota AFLP aðferðina var hægt að aðskilja 74 stofna sem safnað var úr kartöflu- og tómatblöðum á árunum 1996-1997. í Frakklandi og Sviss, í 7 riðlum. Kartöflur og tómatar stofnar voru ekki greinilega frábrugðnir en „kartöflu“ stofnarnir voru erfðafræðilega fjölbreyttari en þeir „tómatar“. Þeir fyrrnefndu fundust í öllum sjö klösunum og sá síðarnefndi aðeins í fjórum sem bendir til sérhæfðara erfðamengis þeirra síðarnefndu (Knapova og Gisi, 2002).
6) Einangrunaraðferðir. Ef stofn sníkjudýrsins á tveimur hýsilplöntutegundum þróast í átt að þrengingu á sérhæfingu til „eigin“ hýsils, þá koma upp ýmsar fyrir- og eftirmeiðlunaraðferðir sem koma í veg fyrir erfðaskipti milli íbúa (Dyakov og Lekomtseva, 1984).
Nokkrar rannsóknir hafa kannað áhrif uppruna stofna foreldra á skilvirkni blendinga. Þegar farið var yfir stofna sem voru einangraðir frá mismunandi tegundum af Solanum ættkvíslinni í Ekvador (Oliva o.fl., 2002) kom í ljós að stofnar af gerðinni A2 pörun frá villtum náttskuggum (klóna lína EC-2) fóru verst yfir með stofnum úr tómötum (lína EC) -3), og áhrifaríkast yfir kartöflustofninn (EC-1).
Í ljós kom að allir blendingar eru ekki sjúkdómsvaldandi. Höfundarnir telja að lágt hlutfall blendinga og fækkun sjúkdómsvaldandi í blendingum sé vegna eftirmeiotískra aðferða við æxlunareinangrun íbúa.
Í tilraunum Bagirova o.fl. (1998) var farið yfir mikinn fjölda kartöflu- og tómatastofna með eiginleika T0 og T1 kynþáttanna. Frjósamastir voru krossar T1xT1 stofna einangraðir úr tómötum (36 oospores í smásjá sjónsviðinu, 44% af spírun oospore), minnst áhrifamikill voru krossar T0xT1 kynþátta einangraðir frá mismunandi vélar (lítill fjöldi þróaðra og spíraðra oospores, hátt hlutfall fóstureyðandi og vanþróaðra oospores) ... Skilvirkni krossa milli einangrunar T0 hlaupsins einangruð frá kartöflum var millistig. Þar sem meginhluti stofna T0 kappakstursins hefur áhrif á kartöflur hefur það áreiðanlega uppruna yfir vetrartímann - kartöfluhnýði, þar af leiðandi er mikilvægi oospores sem smitandi einingar fyrir vetrarstofnana af kartöflum lítið. Aðlagað „tómatform“ getur vetrað á tómatinum í formi oospores (sjá hér að neðan) og heldur því meiri framleiðni kynferðisferlisins. Vegna mikillar frjósemi öðlast T1 sjálfstæða möguleika á frumsýkingu í tómötum. Niðurstöður sem Knapova o.fl. fengu (Knapova o.fl., 2002) er hægt að túlka á sama hátt. Krossar stofna einangraðir úr kartöflum með stofnum úr tómötum gáfu hæsta fjölda oospores - 13,8 á fermetra mm. miðlungs (með dreifingu 5-19) og millihlutfall spírunar oospores (6,3 með dreifingu 0-24). Krossar stofna sem voru einangraðir úr tómötum skiluðu lægsta hlutfalli oospores (7,6 með dreifingu 4-12) með hæsta hlutfall spírunar þeirra (10,8). Krossarnir á milli stofna sem eru einangraðir úr kartöflum gáfu millistig oospores (8,6 með mikilli dreifingu gagna - 0-30) og lægsta hlutfall spírunar oospores (2,7). Þannig eru stofnar úr kartöflum minna frjósamir en þeir úr tómötum, en krossar milli íbúa gáfu ekki verri niðurstöður en þeir innan íbúa. Það er mögulegt að munurinn við ofangreind gögn Bagirova o.fl. skýrist af því að rússneskir vísindamenn unnu með stofna sem voru einangraðir snemma á níunda áratug 90. aldar og svissneskir vísindamenn - með stofnum sem voru einangraðir seint á níunda áratugnum.
Grunnurinn fyrir litla frjósemi getur verið heteróplóíð stofna. Ef í mexíkóskum íbúum, þar sem kynferðislegt ferli og frumsýking með afkomendum er regluleg, eru flestir rannsakaðir stofnar P. Infestans tvílitir, þá sést fjölbreytni fjölbreytileika ploidy í löndum gamla heimsins (tví-, þrí- og tetraploid stofnar sem og heterókaryótískir stofnar með heteroploid kjarna) , og stofnar sem hafa mismunandi gerðir af pörun, þ.e. gagnkvæmt frjósöm, mismunandi hvað varðar kjarnorkuvopn (Therrien o.fl., 1989, 1990; Whittaker o.fl., 1992; Ritch, Daggett, 1995). Fjölbreytni kjarna í antheridia og oogonia getur verið ástæðan fyrir lítilli frjósemi.
Hvað varðar kjarnorkuskipti milli hýfna við anastomósa, þá er komið í veg fyrir það með ójafnvægi í jurtum, sem kljúfur kynlausa stofna í marga erfðafræðilega einangraða klóna (Poedinok og Dyakov, 1987; Gorbunova o.fl., 1989; Anikina o.fl., 1997b).
7) Samleitni íbúa. Ofangreind gögn benda til þess að blendingur milli „kartöflu“ og „tómatar“ P. infestans stofna sé mögulegur. Gagnkvæm smitun mismunandi gestgjafa er einnig möguleg, þó með minni árásarhneigð.
Rannsókn á stofnamerkjum í einangruðum frá aðliggjandi kartöflu- og tómatareitum árið 1993 sýndi að um fjórðungur einangrunar sem voru einangraðir úr tómatblöðum voru fluttir frá nálægum kartöflugarði (Dolgova o.fl., 1997). Fræðilega mætti gera ráð fyrir að frávik stofna á tveimur hýsingum myndi aukast og leiða til tilkomu sérhæfðra sérsérhæfðra mynda (f.sp. kartöflu og f.sp. tómatar), sérstaklega þar sem oospores geta verið viðvarandi í plöntusorpi (Drenth o.fl., 1995 ; Bagirova, Dyakov, 1998) og tómatfræ (Rubin o.fl., 2001). Þar af leiðandi hafa tómatar sem stendur uppsprettu endurnýjun vor óháð kartöfluhnýði.
Allt gerðist þó öðruvísi. Með því að ofviða með oospores gerði sníkjudýrið kleift að komast hjá þrengsta stigi lífsferils síns - einshringa stig gróðurs í jarðvegi, þar sem sníkjudýraeiginleikar minnka, sem smám saman endurheimtast í fjölhringa á sumrin.
Tafla 11. Tíðni meindýragena við kartöfluaðgreiningarafbrigði í P. infestans stofnum
Land | Ár | Meðalfjöldi afraeða í stofnum | Höfundur | |
úr kartöflum | úr tómötum | |||
Frakkland | 1995 | 4.4 | 3.3 | Leberton o.fl., 1999 |
1996 | 4.8 | 3.6 | Leberton, Andrivon, 1998 | |
Frakkland, Sviss | 1996-97 | 6.8 | 2.9 | Knapova, Gisi, 2002 |
Bandaríkin | 1989-94 | 5 | 4.8 | Goodwin o.fl., 1995 |
Bandaríkin, Zap. Washington DC | 1996 | 4.6 | 5 | Dorrance o.fl., 1999 |
1997 | 6.3 | 3.5 | " | |
Ekvador | 1993-95 | 7.1 | 1.3 | Oyarzun o.fl., 1998 |
israel | 1998 | 7 | 4.8 | Cohen, 2002 |
1999 | 6 | 5.7 | " | |
2000 | 6.7 | 6.1 | " | |
Rússland, Mosk. svæði | 1993 | 8.9 | 6.7 | Smirnov, 1996 |
Rússland, mismunandi svæði | 1995 | 9.4 | 8 | Kozlovskaya og fleiri. |
1997 | 9.2 | 9.2 | " | |
2000 | 8.7 | 4.8 | " |
Aðal zoosporangia og zoospores, sem spíra oospores, hafa mikla sníkjudýravirkni, sérstaklega ef oospores voru mynduð parthenogenetically undir áhrifum ferómóna stofn með öfugri gerð pörunar. Þess vegna er smitandi efnið á fræplöntum úr tómötum sem ræktað eru úr fræjum sem smitast af oospores mjög sjúkdómsvaldandi fyrir bæði tómata og kartöflu.
Þessar breytingar leiddu til annarrar endurskipulagningar íbúa sem komu fram í eftirfarandi mikilvægum breytingum frá faraldsfræðilegu sjónarmiði:
- Sýktir tómatarplöntur hafa orðið mikilvæg uppspretta frumsýkingar á kartöflum (Filippov, Ivanyuk, persónuleg skilaboð).
- Sýkingarlyf á kartöflum fóru að koma fram strax í júní, um mánuði fyrr en venjulega.
- Í kartöfluræktun jókst hlutfall T1 hlaupsins, sem áður fannst þar í óverulegu magni (Ulanova o.fl., 2003).
- Stofnar einangraðir úr tómatblöðum voru ekki lengur frábrugðnir kartöflustofnum í meinsemd á kartöfluaðgreiningu virulensgena og fóru að bera yfir “kartöflu” stofna í árásarhneigð, ekki aðeins á tómötum, heldur einnig á kartöflum (Lavrova o.fl., 2003; Ulanova o.fl. , 2003).
Þannig, í stað frávika, varð samleit stofna, tilkoma eins stofns á tveimur hýsilplöntum með mikla meinsemd og árásarhneigð gagnvart báðum tegundunum.
Ályktun
Svo, þrátt fyrir meira en 150 ára mikla rannsókn á P. infestans, í líffræði, þar með talið íbúalíffræði þessa orsakavalds mikilvægustu sjúkdóma ræktaðra sólan plantna, er enn margt óþekkt. Það er ekki ljóst hvernig framvinda einstakra stiga lífsferilsins hefur áhrif á uppbyggingu stofna, hver eru erfðafræðilegir aðferðir skurðaðgerðar breytileika árásarhæfni og meinsemdar, hvert er hlutfall æxlunar- og klónakerfa æxlunar í náttúrulegum stofnum, hvernig ósamrýmanleiki grænmetis er arfgengur, hvert er hlutverk kartöflu og tómata í frumsmiti þessara uppskeru og í hver eru áhrif þeirra á stofnstærð sníkjudýrsins. Hingað til hafa ekki verið leyst svo mikilvæg hagnýt mál eins og erfðafræðilegir aðferðir til að breyta árásarhæfni sníkjudýrsins eða veðrun ósértæks kartöfluþols. Með dýpkun og aukningu rannsókna á kartöflu seint korndrepi, skapar sníkjudýrið nýjar áskoranir fyrir vísindamenn. Hins vegar bætir tilraunageta, tilkoma nýrra aðferðafræðilegra nálgana við meðferð með genum og próteinum gerir okkur kleift að vonast eftir farsælli lausn á þeim spurningum sem lagðar eru fram.
Greinin var birt í tímaritinu „Kartöfluvernd“ (nr. 3, 2017)