S.N. Elansky, L.Yu. Kokaeva, N.V. Statsyuk, Yu.T. Dyakov
Introduzzjoni
Oomycete Phytophthora infestans (Mont.) De Bary, l-aġent kawżattiv tat-tnixxija tard, l-iktar marda ekonomikament importanti tal-patata u t-tadam, ġibed attenzjoni mill-qrib ta 'riċerkaturi minn pajjiżi differenti għal aktar minn seklu u nofs. F’daqqa waħda li deher fl-Ewropa f’nofs is-seklu XNUMX, ikkawża epidemija tal-patata li baqgħet fil-memorja ta ’ħafna ġenerazzjonijiet.
Sa issa, ħafna drabi jissejjaħ il- "faqqiegħ tal-ġuħ Irlandiż". Kważi mitt sena wara l-ewwel epidemiji, ġew skoperti speċi ta ’patata selvaġġa Messikana reżistenti għall-marda ta’ l-aħħar, ġew żviluppati metodi biex jaqsmuhom ma ’patata kkultivata (Muller, 1935), u nkisbu l-ewwel varjetajiet li jirreżistu l-marda ta’ l-aħħar (Pushkarev, 1937). Madankollu, ftit wara l-bidu tal-kultivazzjoni kummerċjali tagħhom, akkumulaw tiġrijiet tal-patoġenu tat-tnixxija tard li kienu virulenti għal varjetajiet reżistenti. u l-introduzzjoni ta 'ġeni ta' reżistenza ġodda minn patata selvaġġa Messikana f'varjetajiet bdiet titlef l-effettività malajr.
Nuqqasijiet fl-użu ta 'reżistenza monogenika (vertikali) ġiegħlu lil dawk li jrabbu jfittxu modi aktar kumplessi biex jisfruttaw reżistenza poliġenika (orizzontali) mhux speċifika. Fis-snin reċenti, razez aggressivi ħafna bdew jakkumulaw f'popolazzjonijiet individwali tal-parassita, u jikkawżaw erożjoni ta 'reżistenza anke mhux speċifika. Il-miġja ta 'razez reżistenti għall-funġiċida kkawżat problemi fl-użu ta' kimiċi għall-protezzjoni tal-patata.
Minħabba d-differenzi sinifikanti bejn oomycetes u fungi fil-kompożizzjoni kimika, ultrastruttura u metaboliżmu, fungiċidi, speċjalment dawk sistemiċi, użati biex jipproteġu l-pjanti minn ħafna mard fungali, huma ineffettivi kontra l-oomycetes.
Għalhekk, fil-protezzjoni kimika kontra t-tniġġis tard, intuża bexx multiplu (sa 12-il darba kull staġun jew aktar) bi preparazzjonijiet ta 'kuntatt ta' spettru wiesa 'ta' azzjoni. Pass rivoluzzjonarju kien l-użu ta 'fenilamidi, li huma tossiċi għall-oomiċeti u jinfirxu sistematikament fil-pjanti. Madankollu, l-użu mifrux tagħhom malajr wassal għall-akkumulazzjoni ta 'razez reżistenti f'popolazzjonijiet fungali (Davidse et al., 1981), li kkumplikaw b'mod sinifikanti l-protezzjoni tal-pjanti. P. infestans huwa prattikament l-uniku parassita taż-żona moderata, li l-ħsara li minnha fil-biedja organika ma tistax tiġi newtralizzata mingħajr l-użu ta ’mezzi kimiċi ta’ protezzjoni (Van Bruggen, 1995).
Dan t'hawn fuq jispjega l-attenzjoni kbira li riċerkaturi minn pajjiżi differenti jagħtu lill-istudju tal-popolazzjonijiet ta 'P. infestans, id-dinamika tal-abbundanza u l-kompożizzjoni ġenetika tagħhom, kif ukoll il-mekkaniżmi ġenetiċi tal-varjabilità.
Ċiklu tal-ħajja ta 'R. INFESTANS
Oomycete Phytophthora infestans jiżviluppa miċelju interċellulari b'haustoria ġewwa weraq tal-patata. Meta titma 'fuq it-tessuti tal-werqa, tikkawża l-formazzjoni ta' tikek skuri, li jsiru suwed u jitmermru f'temp imxarrab. B'telfa qawwija, il-werqa kollha tmut. Wara perjodu ta 'tmigħ, il-ħxejjex huma ffurmati fuq il-miċelju - sporangiophores - li jikbru' l barra mill-istomi. Fi temp imxarrab, jiffurmaw blanzun abjad madwar it-tikek fuq in-naħa ta 'taħt tal-weraq. Fit-truf tal-isporangjofori, huma ffurmati żoosporangja forma ta 'lumi, li jinqasmu u jinġarru permezz ta' sprej tax-xita (Fig. 1). Li jaqgħu fi qtar ta 'ilma fuq il-wiċċ ta' werqa tal-patata, l-sporangia tiġġermina b'6-8 zoospori, li, wara perjodu ta 'moviment, huma ttundjati, mgħottija b'qoxra u jiġġerminaw b'tubu sprout. Il-sprout jippenetra permezz tal-istoma fit-tessut tal-weraq. Taħt ċerti kundizzjonijiet, l-isporangja tista 'tikber f'tubu tat-tkabbir direttament fit-tessut tal-weraq. Taħt kundizzjonijiet favorevoli, iż-żmien mill-infezzjoni sal-formazzjoni ta 'sporulazzjoni ġdida huwa biss 3-4 ijiem.
Ladarba fuq l-art u ffiltrati mill-ħamrija, l-isporangi huma kapaċi jinfettaw it-tuberi. Tuberi affettwati severament jitħassru waqt il-ħażna; fl-affettwati b'mod dgħajjef, l-infezzjoni tista 'tippersisti sal-istaġun li jmiss. Barra minn hekk, l-aġent kawżattiv tat-tniġġis tard jista ’jippersisti fix-xitwa fil-forma ta’ oospori (spori sesswali ta ’mistrieħ b’ħitan ħoxnin) fil-ħamrija fuq il-fdalijiet tal-pjanti u fuq iż-żrieragħ tat-tadam. L-oospori huma ffurmati fuq organi tal-pjanti ħajjin meta razez ta 'tipi differenti ta' tgħammir jiltaqgħu ma 'umdità eċċessiva. Fir-rebbiegħa, sporulazzjoni asesswali hija ffurmata fuq tuberi infettati mħawla u fuq residwi tal-pjanti bl-oospori; iż-żoospori jidħlu fil-ħamrija u jikkawżaw infezzjoni tal-weraq t'isfel tal-pjanti. F'xi każijiet, il-miċelju jista 'jikber mit-tuberu infettat tul il-parti ħadra tal-pjanta u ġeneralment jidher fil-parti ta' fuq taz-zokk.
Differenza sinifikanti bejn oomycetes u l-biċċa l-kbira tal-fungi tinsab fil-predominanza ta 'diplophase fiċ-ċiklu tal-ħajja tagħhom b'mejjożi gametika u ġerminazzjoni ta' zigoti (oospores) mingħajr fissjoni nukleari riduttiva. Din il-karatteristika, flimkien ma 'eterotalliżmu dipolari li jissostitwixxi l-bisesswalità, tidher li tagħmilha possibbli li jiġu applikati għal oomycetes l-approċċi żviluppati għall-istudju ta' popolazzjonijiet ta 'ewkarjoti ogħla (analiżi ta' panmixia u suddiviżjoni ta 'popolazzjonijiet, flussi ta' ġeni intra- u interpopolazzjoni, eċċ.). Madankollu, tliet fatturi ma jippermettux it-trasferiment komplet ta 'dawn l-approċċi meta jkunu qed jistudjaw il-popolazzjonijiet ta' P. infestans.
1. Flimkien ma 'oospori ibridi, oospori awto-fertili u partenogenetiċi huma ffurmati f'popolazzjonijiet (Fife u Shaw, 1992; Anikina et al., 1997a; Savenkova, Cherepnikoba-Anirina, 2002; Smirnov, 2003), u l-frekwenza tal-formazzjoni tagħhom tista' tkun biżżejjed biex tinfluwenza fuq ir-riżultati tat-test.
2. Il-proċess sesswali f'P. Infestans jagħti kontribut insinifikanti għad-dinamika tad-daqs tal-popolazzjoni, minħabba li l-fungus jirriproduċi l-aktar permezz ta 'spori veġetattivi, u jifforma għal aktar minn 90% tar-riżultati ta' l-analiżi tat-tip ta 'tgħammir bil-metodu tradizzjonali fuq mezz ta' nutrijent ... l-istaġun tat-tkabbir bosta ġenerazzjonijiet ta 'sporulazzjoni asesswali (żvilupp ta' marda poliċiklika). L-oospori għandhom rwol importanti fil-preservazzjoni tal-organiżmu matul il-perjodu meta m'hemmx pjanti ħodor (fix-xitwa) u fl-infezzjoni primarja tan-nebbieta. Imbagħad, matul is-sajf, isseħħ riproduzzjoni klonali u żieda jew, bil-maqlub, tnaqqis fin-numru ta 'kloni individwali li nħolqu bħala riżultat ta' rikombinazzjoni sesswali, li hija ddeterminata l-aktar bl-għażla ta 'dawk l-aktar adattati. Għalhekk, il-proporzjon ta 'kloni individwali f'popolazzjoni fil-bidu u fit-tmiem ta' epifitiċi jista 'jkun kompletament differenti.
3. Iċ-ċiklu deskritt huwa karatteristiku tal-popolazzjonijiet indiġeni ta 'P. infestans f'art twelidhom, l-Amerika Ċentrali. F’żoni oħra tad-dinja, il-proċess sesswali ma kienx magħruf għal aktar minn 100 sena; il-miċelju veġetattiv fit-tuberi tal-patata infettati kien l-istadju tax-xitwa. Iċ-ċiklu tal-ħajja kien kompletament agamiku, u t-tixrid kien ta 'natura fokali: l-infezzjoni minn tuberi mħawla singoli infettati għaddiet għall-weraq, u tifforma fokus primarji tal-marda, li jistgħu jingħaqdu matul l-iżvilupp massiv tal-marda.
Għalhekk, f'xi reġjuni jista 'jkun hemm alternanza ta' ċikli sesswali u asesswali, filwaqt li f'oħrajn - ċiklu asesswali biss.
Oriġini ta 'P. INFESTANS
P. infestans deher fl-Ewropa fl-aħħar ta 'l-ewwel nofs tas-seklu 1991. Peress li l-patata hija indiġena għall-parti tal-grigal ta 'l-Amerika t'Isfel, kien preżunt li l-parassita nġiebet minn hemm lejn l-Ewropa matul l-isplużjoni tal-melħ taċ-Ċili. Madankollu, studji mwettqa fl-istazzjon tal-patata taċ-Ċentru Rockefeller fil-Wied ta 'Toluca, il-Messiku ġiegħlu li din il-perspettiva terġa' tiġi kkunsidrata (Niederhauser, 1993, XNUMX).
1. Fil-Wied ta 'Toluca, l-ispeċi tal-patata tuberuża lokali (Solanum demissum, S. bulbocastanum, eċċ.) Għandhom settijiet differenti ta' ġeni għal reżistenza vertikali flimkien ma 'livell għoli ta' reżistenza mhux speċifika, li tindika ko-evoluzzjoni twila mal-parassita. L-ispeċi ta 'l-Amerika t'Isfel, inkluża l-ħsad tal-patata, m'għandhomx ġeni ta' resistenza.
2. Fil-Wied ta 'Toluca, jinstabu iżolati b'tipi ta' tgħammir A1 u A2, li bħala riżultat tagħhom il-popolazzjoni ta 'P. infestans hija mifruxa; waqt li fl-art nattiva tal-patata kkultivata, l-Amerika t'Isfel, il-parassita tinfirex b'mod klonali.
3. Fil-Wied ta 'Toluca, hemm epidemiji severi annwali ta' tnixxija tardiva. Għalhekk, fost ir-riċerkaturi ta ’l-Amerika ta’ Fuq (l-Università ta ’Cornell), l-opinjoni dwar il-Mesoamerika (l-Amerika Ċentrali) bħala l-post fejn twieled il-phytophthora tal-patata hija stabbilita (Goodwin et al., 1994).
Riċerkaturi ta 'l-Amerika t'Isfel ma jaqblux ma' din l-opinjoni. Huma jemmnu li l-patata kkultivata u l-parassita tagħha P. infestans għandhom patrija komuni - l-Andes ta 'l-Amerika t'Isfel. Huma appoġġjaw il-fehma tagħhom bi studji molekulari dwar l-analiżi tal-polimorfiżmi tad-DNA tal-ġenoma mitokondrijali (mtDNA) u ġeni nukleari RAS u β-tubulin (Gomez-Alpizar et al., 2007). Huma wrew li r-razez miġbura minn partijiet differenti tad-dinja niżlu minn tliet linji antenati diverġenti li (it-tlieta) jinsabu fl-Andes ta 'l-Amerika t'Isfel. L-applotipi Andini huma dixxendenti ta 'żewġ linji: iżolati tal-eqdem nisel mtDNA jinstabu fuq Solanaceae selvaġġi mit-taqsima Anarrhicomenum fl-Ekwador, filwaqt li iżolati tat-tieni linja huma komuni fuq patata, tadam u nighthades selvaġġi. F’Toluca, anke haplotypes rari huma mnissla minn nisel wieħed biss, bil-varjabilità ġenetika tar-razez ta ’Toluca (frekwenza allelika baxxa ta’ xi siti varjabbli) tindika effett qawwi ta ’fundatur minħabba drift riċenti.
Barra minn hekk, speċi ġdida P. andina nstabet fl-Andes, morfoloġikament u ġenetikament simili għal P. infestans, li, skont l-awturi, tindika l-Andes bħala post sħun ta ’speċjazzjoni fil-ġeneru Phytophthora. Fl-aħħarnett, fl-Ewropa u fl-Istati Uniti, il-popolazzjonijiet ta ’P. infestans jinkludu ż-żewġ nisel Andini, filwaqt li f’Toluca waħda biss.
Din il-pubblikazzjoni wasslet għal tweġiba minn grupp ta 'riċerkaturi minn pajjiżi differenti, li għamlu ħafna xogħol sperimentali biex jirrevedu l-istudju preċedenti (Goss et al., 2014). F'dan ix-xogħol, l-ewwelnett, sekwenzi ta 'DNA mikrosatelliti aktar informattivi ntużaw biex jistudjaw il-polimorfiżmi tad-DNA; it-tieni, għall-analiżi ta 'raggruppament, mogħdijiet ta' migrazzjoni, ħin ta 'diverġenza ta' popolazzjonijiet, eċċ. intużaw mudelli aktar avvanzati (statistika F, approssimazzjonijiet Bayesjani, eċċ.) u, it-tielet, intuża paragun mhux biss mal-ispeċi Andina P. andina, li fiha ġiet stabbilita natura ibrida (P. infestans x Phytophthora sp.) , iżda wkoll bl-ispeċi endemiċi Messikani P. mirabilis, P. Ipomoeae, u Phytophthora phaseoli - ġenetikament qrib P. infestans li jappartjenu għall-istess klata (Kroon et al., 2012). Bħala riżultat ta 'dawn l-analiżi, intwera mingħajr ambigwità li l-parti ta' l-għerq tas-siġra filoġenetika ta 'l-ispeċi kollha tal-ġeneru Phytophthora meħuda fl-istudju, ħlief għall-ibridu P. andina, tappartjeni għal razez Messikani, u l-fluss ta' migrazzjoni għandu d-direzzjoni Messiku - Andes, u mhux viċi versa, u l-bidu tiegħu jikkoinċidi mal-Ewropa kolonizzazzjoni tad-Dinja l-Ġdida (300-600 sena ilu). Għalhekk, l-emerġenza tal-ispeċi P. infestans, speċjalizzata għat-telfa tal-patata, seħħet fiċ-ċentru ġenetiku sekondarju tal-formazzjoni ta 'nighthades tuberużi, i.e. fl-Amerika Ċentrali.
Ġenoma ta 'P. INFESTANS
Fl-2009, tim internazzjonali ta 'xjenzati sekwenza l-ġenoma kompleta ta' P infestans (Haas et al, 2009), li d-daqs tiegħu kien ta '240 MB. Dan huwa bosta drabi aktar milli fi speċi relatati mill-qrib P. sojae (95 Mb), li jikkawża taħsir tal-għeruq tal-fażola tas-sojja, u P. Ramorum (65 Mb), li jaffettwaw speċi ta 'siġar prezzjużi bħal ballut, fagu, u xi oħrajn. Id-dejta miksuba wriet li l-ġenoma fiha numru kbir ta 'kopji ta' sekwenzi ripetuti - 74%. Il-ġenoma fiha 17797 ġene li jikkodifikaw il-proteini, li ħafna minnhom huma ġeni involuti fi proċessi ċellulari, inkluż replikazzjoni tad-DNA, traskrizzjoni u traduzzjoni ta 'proteini.
Paragun tal-ġenomi tal-ġeneru Phytophthora żvela organizzazzjoni mhux tas-soltu tal-ġenoma, li tikkonsisti fi blokki ta ’sekwenzi ta’ ġeni konservati, li fihom id-densità tal-ġene hija relattivament għolja u l-kontenut ta ’sekwenzi ripetuti huwa relattivament baxx, u reġjuni individwali b’sekwenzi ta’ ġeni mhux konservati, b’densità ta ’ġene baxxa u kontenut għoli ta’ reġjuni li jirrepetu. Blokki konservattivi jammontaw għal 70% (12440) tal-ġeni kollha ta 'P. infestans li jikkodifikaw il-proteini. Fi blokki konservattivi, il-ġeni huma ġeneralment spazjati mill-viċin b'distanza interġenika medja ta '604 bp. Fiż-żoni bejn blokki konservattivi, id-distanza interġenika hija akbar (3700 bp) minħabba żieda fid-densità ta 'elementi ripetuti. Ġeni sekrezzjonali effetturi li jevolvu malajr jinsabu f'reġjuni fqar tal-ġeni.
Analiżi tas-sekwenza tal-ġenoma ta 'P. Infestans uriet li madwar terz tal-ġenoma tappartjeni għal elementi trasponibbli. Il-ġenoma ta 'P. infestans fiha ħafna aktar familji differenti ta' transposons minn ġenomi oħra magħrufa. Ħafna mit-transposons ta 'P. infestans jappartjenu għall-familja Gypsy.
Numru kbir ta 'familji speċifiċi tal-ġeni involuti fil-patoġenesi ġew identifikati fil-ġenoma ta' P. infestans. Parti sinifikanti minnhom jikkodifikaw proteini effetturi li jibdlu l-fiżjoloġija tal-pjanta ospitanti u jikkontribwixxu għall-infezzjoni tagħha. Jappartjenu għal żewġ kategoriji wesgħin: effetturi apoplastiċi, li jaġixxu fl-ispazji interċellulari (apoplasti), u effetturi ċitoplasmiċi, li jidħlu fiċ-ċelloli permezz tal-awustorja. Effetturi apoplastiċi jinkludu enżimi idrolitiċi mnaddfa bħal proteażi, lipasi u glikosilasi li jeqirdu ċ-ċelloli tal-pjanti; inibituri ta 'enżimi ta' difiża tal-pjanti ospitanti; u tossini nekrotizzanti bħal proteini bħal Nep1 (NPLs) u proteini żgħar b'ħafna cysteine (SCRs) bħal Pcf.
P. infestans ġeni effetturi huma numerużi u ġeneralment akbar minn ġeni mhux patoġeniċi. L-iktar magħrufa huma l-effetturi ċitoplasmiċi RXLR u Crinkler (CNR). L-effetturi ċitoplasmiċi tipiċi ta 'oomycetes huma proteini RXLR. Il-ġeni effetturi RXLR kollha skoperti s'issa fihom il-grupp amino-terminali Arg-XLeu-Arg, fejn X huwa amino acid. Bħala riżultat ta 'l-istudju, ġie ssuġġerit li hemm 563 ġene RXLR fil-ġenoma ta' P. infestans, li huwa 60% aktar minn f'P. Sojae u P. ramorum. Madwar nofs il-ġeni RXLR fil-ġenoma ta 'P. infestans huma speċifiċi għall-ispeċi. Effetturi RXLR għandhom varjetà wiesgħa ta 'sekwenzi. Fost dawn, ġew identifikati familja waħda kbira u 150 familja żgħira. B'differenza mill-proteoma prinċipali, il-ġeni effetturi RXLR ġeneralment jinsabu f'reġjuni tal-ġenoma li huma fqar tal-ġeni u b'ħafna ripetizzjonijiet. L-elementi mobbli li jiddeterminaw id-dinamiżmu ta 'dawn ir-reġjuni jiffaċilitaw ir-rikombinazzjoni f'dawn il-ġeni.
Effetturi CRN ċitoplasmiċi kienu oriġinarjament identifikati fi traskritti ta 'P. infestans li jikkodifikaw peptidi li jinduċu nekrożi tat-tessut tal-pjanti. Mill-iskoperta tagħhom, ftit li xejn kien magħruf dwar il-familja ta 'dawn l-effetturi. Analiżi tal-ġenoma ta 'P. Infestans kixfet familja enormi ta' 196 ġene CRN, li hija ħafna akbar minn dik ta 'P. sojae (100 CRN) u P. ramorum (19 CRN). Bħall-RXLRs, is-CRNs huma proteini modulari u jikkonsistu f’dominju LFLAK N-terminal ikkonservat ħafna (50 amino acid) u dominju DWL biswit li fih ġeni differenti. Ħafna CRNs (60%) għandhom sinjal peptide.
Ġiet studjata l-possibbiltà ta 'diversi CRNs li jfixklu l-proċessi ċellulari tal-pjanta ospitanti. Fl-analiżi tan-nekrożi tal-pjanti, it-tneħħija tal-proteini CRN2 għamlitha possibbli li jiġi identifikat ir-reġjun C-terminal li jikkonsisti f'234 amino acid (pożizzjonijiet 173-407, dominju DXG) u li jikkawża mewt taċ-ċellula. Analiżi tal-ġeni CRN ta 'P. infestans żvelaw erba' reġjuni C-terminali differenti, li jikkawżaw ukoll il-mewt taċ-ċelloli fl-impjant. Dawn jinkludu l-oqsma DC identifikati reċentement (P. Infestans għandu 18-il ġene u 49 psewdoġene), kif ukoll dominji D2 (14 u 43) u DBF (2 u 1) li huma simili għall-proteina kinases. Proteini ta 'dominji CRN espressi f'impjant huma kkonservati (fin-nuqqas ta' sinjali peptidi) f'ċellula tal-pjanta u jistimulaw il-mewt taċ-ċelloli b'mekkaniżmu intraċellulari. 255 sekwenza oħra li fihom dominji CRN x'aktarx ma jiffunzjonawx bħala ġeni.
Iż-żieda fin-numru u d-daqs tal-familji tal-ġeni effetturi RXLR u CRN kienet preżumibbilment dovuta għal rikombinazzjoni omologa mhux allelika u duplikazzjoni tal-ġene. Minkejja l-fatt li l-ġenoma fiha numru kbir ta 'elementi mobbli attivi, għad m'hemm l-ebda evidenza diretta tat-trasferiment ta' ġeni effetturi.
Metodi użati fl - istudju ta 'l - istruttura tal - popolazzjoni
L-istudju ta 'l-istruttura ġenetika tal-popolazzjonijiet bħalissa huwa bbażat fuq l-analiżi ta' kulturi puri tar-razez kostitwenti tiegħu. L-analiżi ta ’popolazzjonijiet mingħajr iżolament ta’ kulturi puri titwettaq ukoll għal skopijiet speċifiċi, bħal, per eżempju, l-istudju ta ’l-aggressività ta’ popolazzjoni jew il-preżenza ta ’razez reżistenti għal funġiċidi fiha (Filippov et al., 2004; Derevyagina et al., 1999) Din it-tip ta 'riċerka tinvolvi l-użu ta' metodi speċjali, li d-deskrizzjoni tagħhom hija lil hinn mill-ambitu ta 'din ir-reviżjoni. Għall-analiżi komparattiva ta 'razez, jintużaw numru ta' metodi, ibbażati kemm fuq l-analiżi ta 'l-istruttura tad-DNA kif ukoll fuq l-istudju ta' manifestazzjonijiet fenotipiċi. Analiżi komparattiva tal-popolazzjonijiet għandha tittratta ma 'numru kbir ta' iżolati, li timponi ċerti ħtiġijiet fuq il-metodi użati. Idealment, għandhom jissodisfaw ir-rekwiżiti li ġejjin (Cooke, Lees, 2004, Mueller, Wolfenbarger, 1999):
- tkun irħisa, faċli biex timplimentaha, ma teħtieġx nefqa sinifikanti fuq il-ħin, tkun ibbażata fuq teknoloġiji ġeneralment disponibbli (per eżempju, PCR);
- għandhom jiġġeneraw numru kbir biżżejjed ta 'karatteristiċi ta' markatur kodominanti indipendenti;
- għandhom riproduċibilità għolja;
- uża l-ammont minimu ta 'tessut li għandu jiġi eżaminat;
- tkun speċifika għas-sottostrat (il-kontaminazzjoni preżenti fil-kultura m'għandhiex taffettwa r-riżultati);
- ma jeħtiġux l-użu ta 'proċeduri perikolużi u kimiċi tossiċi ħafna.
Sfortunatament, m'hemm l-ebda metodu li jikkorrispondi għall-parametri kollha ta 'hawn fuq. Għal studju komparattiv ta 'razez fi żmienna, jintużaw metodi bbażati fuq l-analiżi ta' karatteristiċi fenotipiċi: virulenza għal varjetajiet ta 'patata u tadam (razez ta' patata u tadam), tip ta 'tgħammir, spettri ta' isoenzimi peptidase u glucose-6-phosphate isomerase, u fuq analiżi ta 'struttura tad-DNA: polimorfiżmu ta' tul framment ta 'restrizzjoni (RFLP), li ġeneralment huwa ssupplimentat b'sonda ta' ibridizzazzjoni RG 57, analiżi ta 'ripetizzjonijiet ta' mikrosatelliti (SSR u InterSSR), amplifikazzjoni ta 'primers każwali (RAPD), amplifikazzjoni ta' frammenti ta 'restrizzjoni (AFLP), amplifikazzjoni bi primers omologi għas-sekwenzi ta' elementi mobbli (per eżempju, Inter SINE PCR), determinazzjoni ta 'haplotipi mitokondrijali tad-DNA.
Deskrizzjonijiet qosra tal-metodi ta 'studju komparattiv ta' razez użati fix-xogħol ma 'P. Infestans
Karatteristiċi tal-markatur fenotipiku
Tiġrijiet "Patata"
It-tiġrijiet tal-"patata" huma markatur komunement riċerkat u użat. Razez "sempliċi tal-patata" għandhom ġene wieħed għall-virulenza tal-patata, dawk "kumplessi" - mill-inqas tnejn. Black et al. (1953), li ġabru fil-qosor id-dejta kollha disponibbli għalihom, sabu li r-razza phytophthora hija kapaċi li tinfetta l-pjanti bil-ġene / ġeni tar-reżistenza li jikkorrispondu għall-ġene / ġeni ta ’virulenza ta’ P. infestans, u sabu razez 1, 2, 3, u 4 li jinfettaw il-pjanti bil-ġeni R1, R2, R3 u R4, rispettivament, i.e. l-interazzjoni bejn il-parassita u l-ospitant isseħħ fuq bażi ta 'ġene b'ġene. Barra minn hekk, Black, bil-parteċipazzjoni ta ’Gallegly u Malcolmson, skopra l-ġeni tar-reżistenza R5, R6, R7, R8, R9, R10 u R11, kif ukoll it-tiġrijiet korrispondenti (Black, 1954; Black & Gallegly, 1957; Malcolmson & Black, 1966; Malcolmson, 1970).
Hemm korp estensiv ta 'dejta dwar il-kompożizzjoni razzjali tal-patoġen minn reġjuni differenti. Mingħajr ma tanalizza din id-dejta fid-dettall, aħna ser nindikaw biss xejra ġenerali: fejn intużaw varjetajiet b'ġeni ta 'reżistenza ġodda jew il-kombinazzjonijiet tagħhom, għall-ewwel kien hemm xi dgħjufija ta' mard tard, iżda mbagħad dehru r-razez bil-ġeni korrispondenti ta 'virulenza u ntgħażlu u tfaqqgħu t-tnixxija tard. Virulenza speċifika kontra l-ewwel 4 ġeni ta 'reżistenza (R1-R4) kienet rarament osservata fil-kollezzjonijiet miġbura qabel l-introduzzjoni fil-kultivazzjoni ta' varjetajiet b'dawn il-ġeni, iżda n-numru ta 'razez virulenti żdied sewwa meta l-patoġenu ġie parassitizzat fuq varjetajiet li jġorru dawn il-ġeni. Ġeni 5-11, min-naħa l-oħra, kienu pjuttost komuni fil-kollezzjonijiet (Shaw, 1991).
Studju tal-proporzjon ta ’razez differenti matul l-istaġun tat-tkabbir, imwettaq fl-aħħar tas-snin 1980, wera li fil-bidu tal-iżvilupp tal-marda, kloni b’aggressività baxxa u 1-2 ġeni ta’ virulenza jippredominaw fil-popolazzjoni.
Barra minn hekk, bl-iżvilupp ta 'tnixxija tard, il-konċentrazzjoni tal-kloni oriġinali tonqos u n-numru ta' razez "kumplessi" b'agressività għolja jiżdied. L-okkorrenza ta 'dan tal-aħħar sal-aħħar tal-istaġun tilħaq il-100%. Meta taħżen it-tuberi, hemm tnaqqis fl-aggressività u telf ta 'ġeni ta' virulenza individwali. Id-dinamika tas-sostituzzjoni tal-kloni tista 'sseħħ f'varjetajiet differenti b'modi differenti (Rybakova & Dyakov, 1990). Madankollu, l-istudji tagħna fl-2000-2010 urew li tiġrijiet kumplessi jinstabu mill-bidu nett tal-epifitiċi fost razez iżolati kemm mill-patata kif ukoll mit-tadam. Dan x'aktarx minħabba bidla fil-popolazzjonijiet ta 'P. Infestans fir-Russja.
Sal-1988-1995, il-frekwenza tal-okkorrenza ta '"superraces" bil-ġeni tal-virulenza kollha jew kważi kollha f'reġjuni differenti laħqet is-70-100%. Sitwazzjoni bħal din ġiet innotata, pereżempju, fil-Belarussja, fir-reġjuni ta ’Leningrad, Moska, fl-Ossetia tat-Tramuntana u fil-Ġermanja (Ivanyuk et al., 2002a, 2002b; Politiko, 1994; Schober-Butin et al., 1995).
Tiġrijiet "tat-tadam"
Fil-kultivari tat-tadam, instabu biss 2 ġeni ta 'reżistenza għat-tnixxija tardiva - Ph1 (Gallegly & Marvell, 1955) u Ph2 (Al-Kherb, 1988). Bħal fil-każ tat-tiġrijiet tal-patata, l-interazzjoni bejn it-tadam u P. infestans isseħħ fuq bażi ta 'ġene b'ġene. It-tellieqa T0 tinfetta varjetajiet li m'għandhomx ġeni ta 'reżistenza (ħafna mill-varjetajiet użati industrijalment), it-tellieqa T1 tinfetta varjetajiet bil-ġene Ph1 (Ottawa), u r-razza T2 tinfetta varjetajiet bil-ġene Ph2.
Fir-Russja, kważi esklussivament T0 instab fuq il-patata; T0 predominat fuq it-tadam fil-bidu ta 'l-istaġun, iżda wara ġie sostitwit bit-tiġrija T1 (Dyakov et al., 1975, 1994). Wara l-2000, it-T1 fuq il-patata f'ħafna popolazzjonijiet bdiet isseħħ fil-bidu nett tal-perjodu epifitotiku. Fl-Istati Uniti, razez tal-patata ma kinux patoġeniċi għat-tadam, kif ukoll razez T0, T1, u T2, filwaqt li T1 u T2 predominaw fuq it-tadam (Vartanian & Endo, 1985; Goodwin et al., 1995).
Tip ta 'tgħammir
Biex isir l-istudju, huma meħtieġa razez tat-tester (referenza) b'tipi ta 'tgħammir magħrufa - A1 u A2. L-iżolat tat-test huwa mlaqqam magħhom f'pari f'reċipjenti Petri b'medju agar tal-ħafur. Wara inkubazzjoni għal 10 ijiem, il-pjanċi huma eżaminati għall-preżenza jew assenza ta 'oospori fil-medju fiż-żona ta' kuntatt tar-razez. Hemm 4 għażliet: ir-razza tappartjeni għat-tip ta 'tgħammir A1, jekk tifforma oospori mat-tester A2, għal A2, jekk tifforma oospori mat-tester A1, għal A1A2, jekk tifforma oospori maż-żewġ testers, jew hija sterili (00), jekk ma tifformax oospori mingħajr tester (l-aħħar żewġ gruppi huma rari).
Biex tiddetermina aktar malajr it-tipi ta 'tgħammir, saru tentattivi biex jiġu identifikati reġjuni tal-ġenoma assoċjati mat-tip ta' tgħammir, bil-għan li jintużaw aktar biex jiddeterminaw it-tip ta 'tgħammir permezz ta' PCR. Wieħed mill-ewwel esperimenti ta 'suċċess biex jidentifika sit bħal dan sar minn riċerkaturi Amerikani (Judelson et al., 1995). Bl-użu tal-metodu RAPD, kienu kapaċi jidentifikaw ir-reġjun W16 assoċjat mat-tip ta 'tgħammir fil-frieħ taż-żewġ iżolati maqsuma, u jiddisinjaw par ta' 24-bp primers biex jamplifikawh (W16-1 (5'-AACACGCACAAGGCATATAAATGTA-3 ') u W16-2 (5') -GCGTAATGTAGCGTAACAGCTCTC-3 ') Wara r-restrizzjoni tal-prodott tal-PCR bl-enżima ta' restrizzjoni HaeIII, kien possibbli li jiġu separati iżolati bit-tipi ta 'tqabbil A1 u A2.
Tentattiv ieħor biex jinkisbu markers tal-PCR biex jiġu ddeterminati t-tipi ta 'tgħammir sar minn riċerkaturi Koreani (Kim, Lee, 2002). Huma identifikaw prodotti speċifiċi bl-użu tal-metodu AFLP. Bħala riżultat, ġew żviluppati par ta 'primers PHYB-1 (' il quddiem) (5'-GATCGGATTAGTCAGACGAG-3 ') u PHYB-2 (5'-GCGTCTGCAAGGCGCATTTT-3'), li jippermettu amplifikazzjoni selettiva tar-reġjun tal-ġenoma assoċjat mat-tip ta 'tgħammir A2. Sussegwentement, komplew dan ix-xogħol u ddisinjaw il-primers 5 'AAGCTATACTGGGACAGGGT-3' (INF-1, 'il quddiem) u 5'-GCGTTCTTTCGTATTACCAC-3' (INF-2), li jippermettu amplifikazzjoni selettiva tar-reġjun Mat-A1, karatteristika ta 'razez b'tip ta' tgħammir A1. L-użu ta 'dijanjostiċi PCR ta' tipi ta 'tgħammir urew riżultati tajbin meta studjaw popolazzjonijiet ta' P. infestans fir-Repubblika Ċeka (Mazakova et al., 2006), it-Tuneżija (Jmour, Hamada, 2006), u reġjuni oħra. Fil-laboratorju tagħna (Mytsa, Elansky, mhux ippubblikat), ġew analizzati 34 razez ta 'P. infestans iżolati mill-organi affettwati ta' patata u tadam f'reġjuni differenti tar-Russja (Kostroma, Ryazan, Astrakhan, u reġjuni ta 'Moska). Ir-riżultati tal-analiżi tal-PCR bl-użu ta 'primers speċifiċi aktar minn 90% ikkoinċidew mar-riżultati tal-analiżi tat-tip ta' tgħammir bil-metodu tradizzjonali fuq medium nutrijent.
Tabella 1. Varjabilità tar-reżistenza fil-klonu Sib 1 (Elansky et al., 2001)
Post tal-ġbir tal-kampjun | Numru ta 'iżolati analizzati | Numru ta 'razez sensittivi (S), reżistenti dgħajfa (SR) u reżistenti (R), pcs (%) | ||
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 |
Belt ta 'Ekaterinburg | 15 | 8 (53) | 1 (7) | 6 (40) |
O. Sakhalin | 66 | 0 | 0 | 66 (100) |
Ir-reġjun ta 'Omsk | 18 | 0 | 0 | 18 (100) |
Reżistenza għall-metalaxyl bħala markatur tal-popolazzjoni
Fil-bidu tat-tmeninijiet, tfaqqigħ qawwi ta 'tnixxija tard ikkawżat minn razez ta' P. infestans reżistenti għall-metalaxyl ġew innutati f'diversi reġjuni. Irziezet tal-patata f'ħafna pajjiżi sofrew telf sinifikanti (Dowley & O'Sullivan, 1980; Davidse et al., 1981; Derevyagina, 1983). Minn dakinhar, f'ħafna pajjiżi tad-dinja, sar monitoraġġ kostanti tal-okkorrenza ta 'razez reżistenti għall-fenilamidi fil-popolazzjonijiet ta' P. infestans. Minbarra valutazzjoni prattika tal-prospetti għall-użu ta 'mediċini li fihom il-fenilamide, il-bini ta' sistema ta 'miżuri protettivi u t-tbassir ta' epifitiċi, ir-reżistenza għal dawn il-mediċini saret waħda mill-karatteristiċi markaturi użati ħafna għal analiżi komparattiva ta 'popolazzjonijiet ta' dan il-patoġen. Madankollu, l-użu tar-reżistenza għall-metalaxyl fi studji komparattivi tal-popolazzjoni għandu jsir billi jittieħed kont tal-fatt li: 1991 - il-bażi ġenetika tar-reżistenza għadha ma ġietx iddeterminata b'mod preċiż, 1 - ir-reżistenza għall-metalaxyl hija karatteristika selettivament dipendenti li tista 'tinbidel skond l-użu ta' phenylamides, 2 - differenti il-grad ta 'sensittività għal razez ta' metalaxyl f'linja klonali waħda (tabella. 3).
Spettri ta 'iżożimi
Il-markaturi ta 'l-isożimi huma ġeneralment indipendenti minn kundizzjonijiet esterni, juru wirt Mendeljan u huma kodominanti, li jippermettu li ssir distinzjoni bejn omo- u eterożigoti. L-użu ta 'proteini bħala markers tal-ġeni jagħmilha possibbli li jiġu identifikati kemm riorganizzazzjonijiet kbar tal-materjal ġenetiku, inklużi mutazzjonijiet kromosomali u ġenomiċi, kif ukoll sostituzzjonijiet ta' amino acid singoli.
Studji elettroforetiċi ta 'proteini wrew li jeżistu ħafna enzimi f'organiżmi fil-forma ta' diversi frazzjonijiet li jvarjaw fil-mobbiltà elettroforetika. Dawn il-frazzjonijiet huma r-riżultat ta 'kodifikazzjoni ta' forom multipli ta 'enżimi minn loci differenti (iżożimi jew iżożimi) jew minn alleli differenti ta' l-istess lokus (allożimi jew alloożimi). Jiġifieri, l-iżożimi huma forom differenti ta 'enżima waħda. Forom differenti għandhom l-istess attività katalitika, iżda jvarjaw kemmxejn f'sostituzzjonijiet ta 'amino acid singoli fil-peptide u inkarigati. Differenzi bħal dawn huma żvelati waqt l-elettroforeżi.
Meta tistudja r-razez ta 'P. infestans, jintużaw l-ispettri ta' isoenzimi ta 'żewġ proteini, peptidase u glucose-6-phosphate isomerase, (din l-enzima hija monomorfa fil-popolazzjonijiet Russi, għalhekk, metodi ta' studju tagħha mhumiex ippreżentati f'dan ix-xogħol). Biex tisseparahom f'iżożimi f'qasam elettriku, preparazzjonijiet ta 'proteini iżolati mill-organiżmi studjati jiġu applikati fuq pjanċa tal-ġell imqiegħda f'qasam elettriku. Ir-rata ta 'tixrid ta' proteini individwali fil-ġell tiddependi fuq il-piż u l-piż molekulari; għalhekk, f'qasam elettriku, it-taħlita ta 'proteini hija separata fi frazzjonijiet separati, li jistgħu jiġu viżwalizzati bl-użu ta' żebgħa speċjali.
L-istudju ta 'isoenzimi ta' peptidase jitwettaq fuq ġell ta 'aċetat taċ-ċelluloża, lamtu jew polyacrylamide. L-iktar konvenjenti huwa l-metodu bbażat fuq l-użu ta 'ġellijiet ta' aċetat taċ-ċelluloża manifatturati minn Helena Laboratories Inc. Ma teħtieġx ammonti kbar ta 'materjali tat-test, tippermetti li wieħed jikseb faxex kontrastanti fuq il-ġell wara l-elettroforeżi għaż-żewġ loci ta' enżimi, l-implimentazzjoni tagħha ma teħtieġx spejjeż kbar ta 'ħin u materjal (Fig. 2).
Biċċa żgħira tal-miċelju tiġi ttrasferita ġo mikrotub ta '1,5 ml, 1-2 qatriet ta' ilma distillat huma miżjuda miegħu. Wara dan, il-kampjun jiġi omoġenizzat (pereżempju, b'taqqab elettriku b'apparat tal-plastik adattat għal mikrotub) u sedimentat għal 25 sekonda fuq ċentrifuga f'13000 rpm. 8 μl minn kull mikrotubu. is-supernatant jiġi trasferit għall-pjanċa ta 'l-applikatur.
Il-ġell tal-aċetat taċ-ċelluloża jitneħħa mill-kontenitur tal-buffer, jitnaddaf bejn żewġ folji tal-karta tal-filtru u jitqiegħed bis-saff tax-xogħol fuq il-bażi tal-plastik tal-applikatur. Is-soluzzjoni mill-pjanċa hija trasferita mill-applikatur fuq il-ġell 2-4 darbiet. Il-ġell huwa trasferit f'kamra ta 'l-elettroforeżi,
Tabella 2. Il-kompożizzjoni tas-soluzzjoni użata għat-tebgħa tal-ġel ta ’l-aċetat taċ-ċelluloża fl-analiżi ta’ isoenzimi ta ’peptidase, qatra ta’ żebgħa (blu tal-bromofenol) titpoġġa fuq it-tarf tal-ġel.
TRIS HCl, 0,05M, Ph 8,0 2 ml
Peroxidase, 1000 U / ml 5 qatriet
o-dianisidine, 4 mg / ml 8 qatriet
MgCl2, 20 mg / ml 2 qatriet
Gly-Leu, 15 mg / ml 10 qatriet
L-amino-acid oxidase, 20 u / ml 2 qatriet
L-elettroforeżi titwettaq għal 20 minuta. f'200 V. Wara l-elettroforeżi, il-ġell jiġi trasferit għal mejda tal-pittura u miżbugħ b'soluzzjoni speċjali tal-pittura (Tabella 2). 10 ml ta '1,6% DIFCO agar huwa mdewweb preliminarjament f'forn microwave, imkessaħ sa 60 ° C, wara li 2 ml ta' agar jitħallat ma 'taħlita taż-żebgħa u jitferra' fuq il-ġell. L-istrixxi jidhru fi żmien 15-20 minuta. Ir-reaġent L-amino-acid oxidase huwa miżjud eżatt qabel ma tħallat is-soluzzjoni ma 'agar imdewweb.
Fil-popolazzjonijiet Russi, il-locus Pep 1 huwa rappreżentat minn ġenotipi 100/100 u 92/100. Homozygote 92/92 huwa estremament rari (madwar 0,1%). Locus Rehr 2 huwa rappreżentat minn tliet ġenotipi 100/100, 100/112, u 112/112, u t-3 varjanti kollha huma pjuttost komuni (Elanky u Smirnov, 2003, Fig. 2).
Riċerka dwar il-ġenoma
Polimorfiżmu tat-tul tal-framment ta 'restrizzjoni b'ibridizzazzjoni sussegwenti (RFLP-RG 57)
Id-DNA totali hija ttrattata b'enzima ta 'restrizzjoni Eco R1, frammenti tad-DNA huma separati b'elettroforeżi f'ġel ta' agarose. Id-DNA nukleari huwa kbir ħafna u għandu ħafna sekwenzi ripetittivi, u dan jagħmilha diffiċli biex jiġu analizzati direttament il-bosta frammenti miksuba bl-azzjoni ta 'enżimi ta' restrizzjoni. Għalhekk, il-frammenti tad-DNA separati fil-ġell huma trasferiti għal membrana speċjali u użati għall-ibridizzazzjoni mas-sonda RG 57, li tinkludi nukleotidi ttikkettjati b'tikketti radjoattivi jew fluworexxenti. Din is-sonda ibridizza ma 'sekwenzi ġenomiċi ripetittivi (Goodwin et al., 1992, Forbes et al., 1998). Wara l-viżwalizzazzjoni tar-riżultati ta 'l-ibridizzazzjoni fuq materjal ħafif jew radjuattiv, jinkiseb profil ta' ibridizzazzjoni multi-locus (marki tas-swaba '), rappreżentat minn 25-29 framment (Forbes et al., 1998). Ulied sesswali (klonali) se jkollhom l-istess profili. Bl-arranġament tal-faxex fuq l-elettroforetogramma, wieħed jista 'jiġġudika x-xebh u d-differenzi ta' l-organiżmi mqabbla.
Applotipi tad-DNA mitokondrijali
Fil-biċċa l-kbira taċ-ċelloli ewkarjotiċi, mtDNA huwa ppreżentat fil-forma ta 'molekula ċirkolari ta' DNA bi stranded, li, b'differenza mill-kromożomi nukleari taċ-ċelloli ewkarjotiċi, tirreplika b'mod semi-konservattiv u mhix assoċjata ma 'molekuli ta' proteina.
Il-ġenoma mitokondrijali ta ’P. infestans ġiet sekwenzjata, u numru ta’ xogħlijiet ġew iddedikati għall-analiżi tat-tulijiet tal-frammenti ta ’restrizzjoni (Carter et al, 1990, Goodwin, 1991, Gavino, Fry, 2002). Wara li Griffith u Shaw (1998) żviluppaw metodu sempliċi u mgħaġġel biex jiddeterminaw l-applotipi ta 'mtDNA, dan il-markatur sar wieħed mill-aktar popolari fl-istudji ta' P. Infestans. F2-R2 (Tabella 4) u r-restrizzjoni sussegwenti tagħhom b'enżimi ta 'restrizzjoni MspI (l-ewwel framment) u EcoR4 (it-3 framment). Il-metodu jippermettilek tidentifika 1 haplotypes: Ia, IIa, Ib, IIb. Tip II ivarja minn tip I bil-preżenza ta 'inserzjoni ta' 1 bp u post differenti ta 'siti ta' restrizzjoni fir-reġjuni P2 u P4 (Fig. 1881).
Mill-1996, fost ir-razez miġbura fit-territorju tar-Russja, ġew innotati biss l-aplotipi Ia u IIa (Elansky et al., 2001, 2015). Jistgħu jiġu identifikati wara s-separazzjoni tal-prodotti ta 'restrizzjoni bil-primer F2-R2 f'qasam elettriku (Fig. 4, 5). Tipi ta 'mtDNA jintużaw f'analiżi komparattiva ta' razez u popolazzjonijiet. F'numru ta 'xogħlijiet, tipi ta' DNA mitokondrijali ntużaw biex jiżolaw linji klonali u passaportizzaw iżolati ta 'P. infestans (Botez et al., 2007; Shein et al., 2009). Bl-użu tal-metodu PCR-RFLP, ġie konkluż li mtDNA huwa eteroġenju fl-istess razza P. infestans (Elansky u Milyutina, 2007). Kundizzjonijiet ta 'amplifikazzjoni: 1x (500 sek. 94 ° C), 40x (30 sek. 90 ° C, 30 sek. 52 ° C, 90 sek. 72 ° C); 1x (5 min. 72 ° C). Taħlita ta ’reazzjoni: (20 μl): 0,2 U Taq DNA polymerase, 1x 2,5 mM buffer MgCl2-Taq, 0,2 mM kull dNTP, 30 pM primer u 5 ng tad-DNA analizzat, ilma dejonizzat - sa 20 μl.
Ir-restrizzjoni tal-prodott PCR titwettaq għal 4-6 sigħat f'temperatura ta '37 ° C. Taħlita ta 'restrizzjoni (20 μl): 10x MspI (2 μl), buffer ta' restrizzjoni 10x (2 μl), ilma dejonizzat (6 μl), prodott PCR (10 μl).
Tabella 3. Primers użati għall-amplifikazzjoni ta 'reġjuni polimorfiċi ta' mtDNA
Locus | Primer | Tul u tqegħid tal-primer | Tul tal-prodott tal-PCR | Restrictase |
---|---|---|---|---|
P2 | F2: 5'- TTCCCTTTGTCCTCTACCGAT | 21; 13619-13639 | 1070 | MspI |
R2: 5'- TTACGGCGGTTTAGCACATACA | 22; 14688-14667 | |||
P4 | F4: 5'- TGGTCATCCAGAGGTTTATGTT | 22; 9329-9350 | 964 | EcoRI |
R4:5 - CCGATACCGATACCAGCACCAA | 22; 10292-10271 |
Amplifikazzjoni tal-primer każwali (RAPD)
Fit-twettiq tar-RAPD, jintuża primer wieħed (xi drabi diversi primers fl-istess ħin) b'sekwenza arbitrarja ta 'nukleotidi, ġeneralment 10 nukleotidi fit-tul, b'kontenut għoli (minn 50%) ta' nukleotidi GC u temperatura baxxa ta 'ttemprar (madwar 35 ° C). Dawn il-primers "jinżlu" fuq bosta siti komplementari fil-ġenoma. Wara l-amplifikazzjoni, jinkiseb numru kbir ta 'amplicons. In-numru tagħhom jiddependi fuq il-primer (i) użat (i) u l-kondizzjonijiet ta 'reazzjoni (konċentrazzjoni ta' MgCl2 u temperatura ta 'l-ittemprar).
Il-viżwalizzazzjoni tal-amplicons titwettaq permezz tad-distillazzjoni fil-polyacrylamide jew il-ġel tal-agarose. Meta titwettaq analiżi RAPD, huwa meħtieġ li tiġi mmonitorjata bir-reqqa l-purità tal-materjal analizzat, peress li kontaminazzjoni ma 'oġġetti ħajjin oħra tista' tikkawża żieda sinifikanti fin-numru ta 'artifatti, li huma pjuttost numerużi fl-analiżi ta' materjal pur (Perez et al, 1998). L-użu ta 'dan il-metodu fl-istudju tal-ġenoma ta' P. infestans huwa rifless f'ħafna xogħlijiet (Judelson, Roberts, 1999, Ghimire et al., 2002, Carlisle et al., 2001). L-għażla tal-kundizzjonijiet tar-reazzjoni u l-primers (51 studji ta '10-nucleotide ġew mogħtija) huma mogħtija fl-artiklu minn Abu-El Samen et al., (2003).
Analiżi tar-Ripetizzjoni tal-Mikrosatellita (SSR)
Ripetizzjonijiet tal-Mikrosatellita (ripetizzjonijiet ta ’sekwenza sempliċi, SSR) huma ripetuti flimkien ta’ sekwenzi qosra ta ’1-3 (xi kultant sa 6) nukleotidi preżenti fil-ġenomi nukleari tal-ewkarjoti. In-numru ta 'ripetizzjonijiet suċċessivi jista' jvarja minn 10 għal 100. Il-loci tal-Microsatellite jseħħu bi frekwenza pjuttost għolja u huma distribwiti bejn wieħed u ieħor b'mod indaqs mal-ġenoma kollha (Lagercrantz et al., 1993). Il-polimorfiżmu ta 'sekwenzi ta' mikrosatelliti huwa assoċjat ma 'differenzi fin-numru ta' repetizzjonijiet tal-motif bażiku. Il-markaturi tal-mikrosatelliti huma kodominanti, li jagħmilha possibbli li jintużaw biex tiġi analizzata l-istruttura ta 'popolazzjoni, biex tiġi ddeterminata l-parentela, il-mogħdijiet tal-migrazzjoni tal-ġenotipi, eċċ. Fost vantaġġi oħra ta 'dawn il-markers, wieħed għandu jinnota l-polimorfiżmu għoli tagħhom, ir-riproduċibilità tajba, in-newtralità, u l-abbiltà li jwettaq analiżi u evalwazzjoni awtomatiċi. Inizjalment, l-analiżi twettqet bis-separazzjoni tal-prodotti tar-reazzjoni fuq ġell tal-polyacrylamide. Aktar tard, l-impjegati tal-kumpanija Applied Biosystems ipproponew li jużaw primers ittikkettjati b'mod fluworexxenti bl-iskoperta ta 'prodotti ta' reazzjoni bl-użu ta 'ditekter awtomatiku tal-lejżer (Diehl et al., 1990), u mbagħad sekwenzaturi tad-DNA awtomatiċi standard (Ziegle et al., 1992). L-ittikkettar ta 'primers b'diversi kuluri fluworexxenti jippermettilek tanalizza diversi markers f'daqqa fuq karreġġjata waħda u, għaldaqstant, iżżid b'mod sinifikanti l-produttività tal-metodu u żżid l-eżattezza tal-analiżi.
L-ewwel pubblikazzjonijiet iddedikati għall-użu ta 'analiżi SSR għall-istudju ta' P. infestans dehru fil-bidu tas-snin 2000. (Knapova, Gisi, 2002). Mhux il-markaturi kollha proposti mill-awturi wrew grad suffiċjenti ta ’polimorfiżmu, madankollu, tnejn minnhom (4B u G11) ġew inklużi fis-sett ta’ 12-il markatur SSR proposti minn Lees et al. (2006) u sussegwentement adottati fin-netwerk ta ’riċerka Eucablight (www.eucablight .org) bħala standard għal P. infestans. Ftit snin wara, ġie ppubblikat studju dwar il-ħolqien ta 'sistema għall-analiżi multiplex tad-DNA ta' P. infestans ibbażata fuq tmien markaturi SSR (Li et al., 2010). Fl-aħħarnett, wara li evalwa l-markaturi kollha proposti qabel u għażel l-aktar informattivi minnhom, kif ukoll ottimizza l-primers, it-tikketti fluworexxenti u l-kundizzjonijiet ta ’amplifikazzjoni, l-istess grupp ta’ awturi ppreżenta sistema ta ’analiżi multiplex fi stadju wieħed, inklużi 12-il markatur (Tabella 4; Li et al. , 2013a). Il-primers użati f'din is-sistema ġew magħżula u ttikkettati b'wieħed minn erba 'markaturi fluworexxenti (FAM, VIC, NED, PET) sabiex il-firxiet tad-daqsijiet ta' l-alleli ta 'primers bl-istess tikketti ma jikkoinċidux.
L-awturi wettqu l-analiżi fuq amplifikatur PTC200 (MJ Research, USA) bl-użu ta 'kitts QIAGEN multiplex PCR jew kitts QIAGEN Typeit Microsatellite PCR. Il-volum tat-taħlita tar-reazzjoni kien 12.5 μL. Il-kundizzjonijiet ta ’amplifikazzjoni kienu kif ġej: għal QIAGEN multiplex PCR: 95 ° C (15 min), 30x (95 ° C (20 s), 58 ° C (90 s), 72 ° C (60 s), 72 ° C (20 min); għal QIAGEN Type-it Microsatellite PCR: 95 ° C (5 min), 28x (95 ° C (30 sek), 58 ° C (90 sek), 72 ° C (20 sek), 60 ° C (30 min).
Is-separazzjoni u l-viżwalizzazzjoni tal-prodotti tal-PCR twettqu bl-użu ta ’analizzatur awtomatiku tad-DNA kapillari ABI3730 (Applied Biosystems).
Tabella 4. Karatteristiċi ta '12-il marka SSR standard użati għall-ġenotipar ta' P. Infestans (Li et al., 2013a)
Isem | Numru ta 'alleli | Firxa tad-daqs alleli (bp) | Primers |
PiG11 | 13 | 130-180 | F: NED-TGCTATTTATCAAGCGTGGG R: GTTTCAATCTGCAGCCGTAAGA |
Pi02 | 4 | 255-275 | F: NED-ACTTGCAGAACTACCGCCC R: GTTTGACCACTTTCCTCCGGTTC |
PinfSSR11 | 4 | 325-360 | F: NED-TTAAGCCACGACATGAGCTG R: GTTTAGACAATTGTTTTGTGGTCGC |
D13 | 16 | 100-185 | FAM-TGCCCCCTGCTCACTC R: GCTCGAATTCATTTTCAGACTTG |
PinfSSR8 | 4 | 250-275 | FAM-AATCTGATCGCAACTGAGGG R: GTTTACAAGATACACACGTCGCTCC |
PinfSSR4 | 7 | 280-305 | FAM-TCTTGTTCGAGTATGGGCGACG R: GTTTCACTTCGGGAGAAAGGCTTC |
Pi04 | 4 | 160-175 | F: VIC-AGCGGCTTTACCGATGG R: GTTTCAGCGGCTGTTTCGAC |
Pi70 | 3 | 185-205 | F: VIC-ATGAAAATACGTCAATGCTCG R: CGTTGGATATTTCTATTTCTTCG |
PinfSSR6 | 3 | 230-250 | F: GTTTTGGTGGGGCTGAAGTTTT R: VIC-TCGCCACAAGATTTATTCCG |
Pi63 | 3 | 265-280 | F: VIC-ATGACGAAGATGAAAGTGAGG R: CGTATTTTCCTGTTTATCTAACACC |
PinfSSR2 | 3 | 165-180 | F: PET-CGACTTCTACATCAACCGGC R: GTTGCTTGGACTGCGTCTTTAGC |
Pi4B | 5 | 200-295 | F: PET-AAAATAAAGCCTTTGGTTCA R: GCAAGGCGAGGTTTGTAGATT |
Eżempju ta 'viżwalizzazzjoni tar-riżultati tal-analiżi jidher fil-Fig. 6. Ir-riżultati ġew analizzati bl-użu ta 'softwer GeneMapper 3.7 billi tqabblu d-dejta miksuba mad-dejta ta' iżolati magħrufa. Biex tiffaċilita l-interpretazzjoni tar-riżultati tal-analiżi, huwa meħtieġ li jiġu inklużi 1-2 iżolati ta 'referenza b'ġenotip magħruf f'kull studju.
Il-metodu ta ’riċerka propost ġie ttestjat fuq numru sinifikanti ta’ kampjuni fuq il-post, wara li l-awturi wettqu standardizzazzjoni ta ’protokolli bejn laboratorji ta’ żewġ organizzazzjonijiet, l-Istitut James Hutton (Renju Unit) u l-Università u Riċerka ta ’Wageningen (Olanda), li, flimkien mal-possibbiltà li jużaw karti FTA standard għal simplifikazzjoni il-ġbir u l-ġarr ta 'kampjuni tad-DNA ta' P. infestans, għamilha possibbli li wieħed jitkellem dwar il-possibbiltà ta 'użu kummerċjali ta' dan l-iżvilupp. Barra minn hekk, metodu mgħaġġel u preċiż ta 'ġenotipar ta' P. infestans iżolati bl-użu ta 'analiżi SSR multiplex għamilha possibbli li jsiru studji standardizzati ta' popolazzjonijiet ta 'dan il-patoġen fuq skala globali, u l-ħolqien ta' bażi tad-data dinjija dwar il-mard tard fil-qafas tal-proġett Eucablight (www.eucablight.org), inkluż , inklużi r-riżultati tal-analiżi tal-mikrosatelliti, għamluha possibbli li jiġu rintraċċati l-emerġenza u t-tixrid ta 'ġenotipi ġodda madwar id-dinja.
Polimorfiżmu ta 'tul ta' framment ta 'restrizzjoni amplifikat (AFLP). AFLP (polimorfiżmu ta 'tul ta' framment amplifikat) hija teknoloġija biex tiġġenera markaturi molekulari każwali bl-użu ta 'primers speċifiċi. Fl-AFLP, id-DNA huwa ttrattat b'kombinazzjoni ta 'żewġ enżimi ta' restrizzjoni. Adapters speċifiċi huma marbuta mat-truf li jwaħħlu tal-frammenti ta 'restrizzjoni.
Dawn il-frammenti huma mbagħad amplifikati bl-użu ta 'primers komplementari għas-sekwenza ta' l-adapter u s-sit ta 'restrizzjoni u addizzjonalment iġorru bażi waħda jew aktar każwali fit-truf 3' tagħhom. Is-sett ta 'frammenti miksuba jiddependi fuq enżimi ta' restrizzjoni u nukleotidi magħżula b'mod każwali fit-truf 3 'tal-primers (Vos et al., 1995). AFLP - il-ġenotipar jintuża biex tiġi studjata malajr il-varjazzjoni ġenetika ta 'diversi organiżmi.
Deskrizzjoni dettaljata tal-metodu hija mogħtija fix-xogħlijiet ta ’Mueller, Wolfenbarger, 1999, Savelkoul et al., 1999. Ħafna xogħol li qabbel ir-riżoluzzjoni tal-metodi AFLP u SSR twettaq minn riċerkaturi Ċiniżi. Il-karatteristiċi fenotipiċi u ġenotipiċi ta '48 iżolati ta' P. infestans miġbura minn ħames reġjuni tat-Tramuntana taċ-Ċina ġew studjati. L-ispettri AFLP żvelaw tmien ġenotipi differenti tad-DNA, b'kuntrast mal-ġenotipi SSR, li għalihom ma ġiet żvelata l-ebda diversità (Guo et al., 2008).
Amplifikazzjoni bi primers omologi għas-sekwenzi ta 'elementi mobbli
Markers derivati minn sekwenzi ta 'retrotransposons huma konvenjenti ħafna għall-immappjar ġenetiku, l-istudju tad-diversità ġenetika u l-proċessi evoluzzjonarji (Schulman, 2006). Jekk il-primers isiru biex jikkumplimentaw is-sekwenzi stabbli ta 'ċerti elementi mobbli, huwa possibbli li jiġu amplifikati r-reġjuni tal-ġenoma li jinsabu bejniethom. Fi studji ta 'l-aġent kawżattiv ta' tnixxija tard, il-metodu ta 'amplifikazzjoni ta' partijiet tal-ġenoma bl-użu ta 'primer komplementari għas-sekwenza tal-qalba tar-retropazone SINE (Elementi Nukleari Mqassra Qasir) ġie applikat b'suċċess (Lavrova u Elansky, 2003). Bl-użu ta 'dan il-metodu, id-differenzi ġew żvelati anke fi frieħ asesswali ta' iżolat wieħed. F'dan ir-rigward, ġie konkluż li l-metodu inter-SINE-PCR huwa speċifiku ħafna u r-rata ta 'moviment ta' elementi SINE fil-ġenoma ta 'Phytophthora hija għolja.
Fil-ġenoma ta 'P. infestans, ġew identifikati 12-il familja ta' retrotransposons qosra (SINEs); ġiet investigata d-distribuzzjoni tal-ispeċi ta 'retrotransposons qosra; ġew identifikati elementi (SINEs) li jinstabu fil-ġenoma ta' P. infestans biss (Lavrova, 2004).
Karatteristiċi ta 'l-applikazzjoni ta' metodi ta 'studju komparattiv ta' razez fi studji ta 'popolazzjoni
Meta tippjana studju, huwa meħtieġ li tifhem b'mod ċar il-miri li jsegwi u tuża l-metodi xierqa. Għalhekk, xi metodi jagħmluha possibbli li jiġi ġġenerat numru kbir ta 'sinjali ta' markatur indipendenti, iżda fl-istess ħin għandhom riproduċibilità baxxa u jiddependu bil-qawwa fuq ir-reaġenti wżati, il-kondizzjonijiet ta 'reazzjoni, u l-kontaminazzjoni tal-materjal tat-test. Għalhekk, f'kull studju ta 'grupp ta' razez, huwa meħtieġ li jintużaw diversi iżolati standard (ta 'referenza), iżda anke f'dan il-każ, ir-riżultati ta' bosta esperimenti huma diffiċli ħafna biex tgħaqqadhom.
Dan il-grupp ta 'metodi jinkludi RAPD, AFLP, InterSSR, InterSINE PCR. Wara l-amplifikazzjoni, jinkiseb numru kbir ta 'frammenti tad-DNA ta' daqsijiet differenti. Huwa rrakkomandat li tuża tali tekniki meta jkun meħtieġ li jiġu stabbiliti differenzi bejn razez relatati mill-qrib (ġenituri-frieħ, mutanti tat-tip selvaġġ, eċċ.), Jew f'każijiet meta tkun meħtieġa analiżi dettaljata ta 'kampjun żgħir. Għalhekk, il-metodu AFLP huwa wżat ħafna fil-mapping ġenetiku ta 'P. infestans (van der Lee et al., 1997) u fi studji ta' intrapopulazzjoni (Knapova, Gisi, 2002, Cooke et al, 2003, Flier et al, 2003). Metodi bħal dawn mhumiex prattiċi biex jintużaw meta jinħolqu databases ta 'razez, peress li huwa prattikament impossibbli li tgħaqqad il-kontabilità tar-riżultati meta jsiru analiżi f'laboratorji differenti.
Minkejja s-sempliċità u l-veloċità ta 'eżekuzzjoni li jidhru (iżolazzjoni tad-DNA mingħajr purifikazzjoni tajba, amplifikazzjoni, viżwalizzazzjoni tar-riżultati), dan il-grupp ta' metodi jeħtieġ l-użu ta 'metodu speċjali għad-dokumentazzjoni tar-riżultati: distillazzjoni f'ġel polyacrylamide bi primers ittikkettjati (radjuattivi jew luminixxenti) u espożizzjoni sussegwenti għad-dawl jew materjal radjuattiv. L-immaġini tal-ġel ta 'l-agarose ta' l-ethidium bromide konvenzjonali ġeneralment mhix adatta għal dawn il-metodi minħabba numru kbir ta 'frammenti tad-DNA ta' daqsijiet differenti jistgħu jingħaqdu.
Metodi oħra, għall-kuntrarju, jagħmluha possibbli li jiġi ġġenerat numru żgħir ta 'karatteristiċi bir-riproduċibilità għolja ħafna tagħhom. Dan il-grupp jinkludi l-istudju ta 'haplotypes mitokondrijali tad-DNA (żewġ haplotypes Ia u IIa biss huma nnotati fir-Russja), it-tip ta' tgħammir (ħafna iżolati huma suddiviżi f'2 tipi: A1 u A2, SF awto-fertili rarament jinstabu) u peptidase isozyme spectra (żewġ loci Pep1 u Pep2 , li jikkonsisti f'żewġ isożimi kull wieħed) u glucose-6-phosphate isomerase (fir-Russja m'hemm l-ebda varjabilità f'din il-karatteristika, għalkemm polimorfiżmu sinifikanti huwa nnutat f'pajjiżi oħra tad-dinja). Huwa rrakkomandat li tuża dawn il-karatteristiċi meta tanalizza kollezzjonijiet, tiġbor databases reġjonali u globali. Fil-każ tal-analiżi tal-iżożimi u l-aplotipi tad-DNA mitokondrijali, huwa possibbli li tgħaddi mingħajr razez standard, filwaqt li fl-analiżi tat-tipi ta 'tgħammir, huma meħtieġa żewġ iżolati tat-test b'tipi ta' tgħammir magħrufa.
Il-kondizzjonijiet tar-reazzjoni u r-reaġenti jistgħu jaffettwaw biss il-kuntrast tal-prodott fuq l-elettroforetogramma; il-manifestazzjoni ta 'artifatti f'dawn it-tipi ta' studji hija improbabbli.
Bħalissa, il-maġġoranza tal-popolazzjonijiet fil-parti Ewropea tar-Russja huma rappreżentati minn razez taż-żewġ tipi ta 'tgħammir (Tabella 6), fosthom hemm iżolati bit-tipi Ia u IIa ta' DNA mitokondrijali (tipi oħra ta 'mtDNA li nstabu fid-dinja ma nstabux fir-Russja wara l-1993). L-ispettri tal-iżożimi peptidase huma rappreżentati minn żewġ ġenotipi fil-locus Pep1 (100/100, 92/92 u eterożigot 92/100, u l-ġenotip 92/92 huwa estremament rari (<0,3%)) u minn żewġ ġenotipi fil-locus Pep 2 (100/100 , 112/112 u eterożigot 100/112, bil-ġenotip 112/112 iseħħ inqas ta 'spiss minn 100/100, iżda wkoll ta' spiss).
Ma kien hemm l-ebda varjabilità fl-ispettru ta 'isoenzimi ta' glucose-6-phosphate isomerase wara l-1993 (l-għajbien tal-linja klonali US-1); l-iżolati studjati kollha kellhom il-ġenotip 100/100 (Elansky u Smirnov, 2002).
It-tielet grupp ta 'metodi jagħmilha possibbli li jinkiseb grupp suffiċjenti ta' karattri markaturi indipendenti bi riproduċibilità għolja. Illum, dan il-grupp jinkludi s-sonda RFLP-RG57, li tipproduċi 25-29 framment tad-DNA ta 'daqsijiet differenti. RFLP-RG57 jista 'jintuża kemm meta jiġu analizzati kampjuni kif ukoll meta jiġu kkumpilati databases. Madankollu, dan il-metodu jiswa ħafna iktar minn dawk ta 'qabel, jieħu ħafna ħin, u jeħtieġ ammont kbir biżżejjed ta' DNA purifikat ħafna. Għalhekk, ir-riċerkatur huwa mġiegħel jillimita l-volum tal-materjal ittestjat.
L-iżvilupp ta 'RFLP-RG57 fil-bidu tas-snin 90 tas-seklu li għadda intensifika b'mod sinifikanti l-istudji tal-popolazzjoni ta' l-aġent kawżattiv tat-tnixxija tardiva. Sar il-bażi tal-metodu bbażat fuq l-għażla u l-analiżi ta '"Linji Klonali" (ara hawn taħt). Flimkien ma 'RFLP-RG57, it-tip ta' tgħammir, marki tas-swaba 'tad-DNA (metodu RFLP-RG57), spettri ta' isoenzimi ta 'peptidase u glucose-6-phosphate isomerase, u tip ta' DNA mitokondrijali jintużaw biex jidentifikaw linji klonali. Bis-saħħa tiegħu, intwera al., 1994), ġew identifikati s-sostituzzjoni ta 'popolazzjonijiet qodma b'popolazzjonijiet ġodda (Drenth et al, 1993, Sujkowski et al, 1994, Goodwin et al, 1995a), u nisel klonali li jipprevalu f'ħafna pajjiżi tad-dinja. Studji ta 'razez Russi li jużaw dan il-metodu wrew polimorfiżmu ġenotipiku għoli tar-razez tal-parti Ewropea u monomorfiżmu tal-popolazzjonijiet tal-partijiet Asjatiċi u tal-Lvant Imbiegħed tar-Russja (Elansky et al, 2001). U issa dan il-metodu jibqa 'dak ewlieni fl-istudji tal-popolazzjoni ta' P. infestans. Madankollu, id-distribuzzjoni wiesgħa tagħha hija mxekkla mill-ispiża pjuttost għolja u l-intensità tax-xogħol fl-eżekuzzjoni.
Teknika oħra promettenti li rarament tintuża fl-istudji ta 'P. infestans hija l-analiżi tal-mikrosatellita ripetuta (SSR). Bħalissa, dan il-metodu jintuża ħafna biex jiżola linji klonali. Għall-analiżi ta 'razez, karatteristiċi fenotipiċi ta' markatur bħall-preżenza ta 'ġeni ta' virulenza għal varjetajiet ta 'patata (Avdey, 1995, Ivanyuk et al., 2002, Ulanova et al., 2003) u t-tadam intużaw ħafna (u jibqgħu jintużaw). Sa issa, il-ġeni għall-virulenza għall-varjetajiet tal-patata tilfu l-valur tagħhom bħala karatteristiċi li jimmarkaw għall-istudji tal-popolazzjoni minħabba d-dehra tal-għadd massimu (jew viċin tiegħu) ta ’ġeni tal-virulenza fil-maġġoranza l-kbira tal-iżolati. Fl-istess ħin, il-ġene tal-virulenza T1 għall-kultivari tat-tadam li jġorru l-ġene Ph1 korrispondenti għadu jintuża b'suċċess bħala karatteristika li timmarka (Lavrova et al., 2003; Ulanova et al., 2003).
F'ħafna xogħlijiet, ir-reżistenza għall-funġiċidi tintuża bħala karatteristika li timmarka. Din il-karatteristika mhix mixtieqa biex tintuża fi studji tal-popolazzjoni minħabba d-dehra pjuttost faċli ta 'mutazzjonijiet ta' reżistenza f'linji klonali wara l-applikazzjoni ta 'funġiċidi li fihom metalaxyl- (jew mefenoxam-). Pereżempju, differenzi sinifikanti fil-livell ta 'reżistenza ntwerew fil-linja klonali Sib1 (Elansky et al., 2001).
Għalhekk, it-tip ta 'tgħammir, l-ispettru ta' l-isozima peptidase, it-tip ta 'DNA mitokondrijali, RFLP-RG57, SSR huma markaturi preferuti għall-ħolqien ta' banek tad-dejta u tikketti ta 'razez f'kollezzjonijiet. Biex tqabbel kampjuni limitati, jekk ikun meħtieġ li tuża n-numru massimu ta 'fatturi li jimmarkaw, tista' tuża AFLP, RAPD, InterSSR, Inter-SINE PCR (Tabella 5). Madankollu, għandu jiġi mfakkar li dawn il-metodi huma riproduċibbli ħażin, u f'kull esperiment individwali (ċiklu ta 'elettroforeżi ta' amplifikazzjoni) huwa meħtieġ li jintużaw bosta iżolati ta 'referenza.
Tabella 5. Tqabbil ta 'metodi differenti ta' riċerka ta 'razez P. infestans
Kriterju | TC | Kobob Isofer | MtDNA | RFLP-RG57 | RAPD | ISSR | SSR | AFLP | Rev |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Ammont ta 'informazzjoni | Н | Н | Н | С | В | В | С | В | В |
Riproduċibilità | В | В | В | В | Н | Н | С | С | С |
Possibbiltà ta 'artifacts | Н | Н | Н | Н | В | С | Н | С | В |
Cost | Н | С | Н | В | Н | Н | Н | С | Н |
Intensità tax-xogħol | Н | Н | Н | В | NS * | NS * | Н | С | NS * |
Veloċità tal-analiżi ** | В | Н | Н | С | Н | Н | Н | Н | Н |
Nota: H - baxx, C - medju, B - għoli; НС * - l-intensità tax-xogħol hija baxxa meta tuża ġel agarose jew awtomatiku
ġenotipatur, medju - bid-distillazzjoni fil-ġell tal-polyacrylamide bi primers ittikkettjati,
** - mingħajr ma tgħodd il-ħin mgħoddi fuq it-tkabbir tal-miċelju għall-iżolament tad-DNA.
Struttura tal-popolazzjoni
Linji klonali
Fin-nuqqas ta 'rikombinazzjoni jew il-kontribut insinifikanti tagħha għall-istruttura tal-popolazzjoni, il-popolazzjoni tikkonsisti f'ċertu numru ta' kloni, li l-iskambji ġenetiċi tagħhom huma estremament rari.
F'tali popolazzjonijiet, huwa aktar informattiv li tistudja mhux il-frekwenzi ta 'ġeni individwali, iżda l-frekwenzi ta' ġenotipi li għandhom oriġini komuni (linji klonali jew nisel klonali) u jvarjaw biss f'mutazzjonijiet puntwali. Studji tal-popolazzjoni tal-patoġenu tal-marda ta 'l-aħħar u l-analiżi tal-linji klonali aċċelleraw b'mod sinifikanti mill-miġja tal-metodu RFLP-RG57 fil-bidu tad-90 tad-disgħin seklu. Flimkien ma 'RFLP-RG57, it-tip ta' tgħammir, l-ispettri ta 'peptidase u isoenzimi ta' glucose-6-phosphate isomerase, u t-tip ta 'DNA mitokondrijali jintużaw biex jidentifikaw linji klonali. Il-karatteristiċi tal-linji klonali l-aktar komuni huma murija fit-Tabella 6.
Il-Klonu US-1 iddomina l-popolazzjonijiet kullimkien sa l-aħħar tas-snin tmenin, wara li beda jiġi sostitwit minn kloni oħra u għeb mill-Ewropa u l-Amerika ta 'Fuq. Issa jinsab fil-Lvant Imbiegħed (Filippini, Tajwan, Ċina, Ġappun, Korea, Koh et al., 80, Mosa et al, 1994), fl-Afrika (Uganda, Kenja, Rwanda, Goodwin et al, 1993, Vega-Sanchez et. al., 1994; Ochwo et al., 2000) u fl-Amerika t'Isfel (Ekwador, Brażil, Peru, Forbes et al., 2002, Goodwin et al., 1997). L-ebda razza li tappartjeni għal-linja US-1994 ma ġiet identifikata fl-Awstralja biss. Apparentement, iżolati ta 'P. infestans ġew l-Awstralja b'mewġa oħra ta' migrazzjoni (Goodwin, 1).
Il-Klonu US-6 emigra mit-Tramuntana tal-Messiku lejn California fl-aħħar tas-sebgħinijiet u kkawża epidemija fil-patata u t-tadam wara 70 sena ħielsa mill-mard. Minħabba l-aggressività għolja tagħha, issostitwixxa l-klonu US-32 u beda jiddomina l-kosta tal-punent tal-Istati Uniti (Goodwin et al., 1a).
Il-ġenotipi US-7 u US-8 ġew skoperti fl-Istati Uniti fl-1992, u diġà fl-1994 kienu mqassma ħafna fl-Istati Uniti u l-Kanada. Matul staġun wieħed tal-għalqa, il-klonu US-8 kapaċi kważi jispustja kompletament il-klonu US-1 fi plottijiet tal-patata inizjalment infettati biż-żewġ kloni f'konċentrazzjoni ugwali (Miller u Johnson, 2000).
Kloni BC-1 sa BC-4 ġew identifikati fil-British Columbia f'numru żgħir ta 'iżolati minn Goodwin et al., 1995b). Il-Klonu US-11 infirex ħafna fl-Istati Uniti u ssostitwixxa l-US-1 fit-Tajwan. Il-Kloni JP-1 u EC-1, flimkien mal-klonu US-1, huma komuni fil-Ġappun u l-Ekwador, rispettivament (Koh et al., 1994; Forbes et al., 1997).
SIB-1 huwa klonu li rbaħ fir-Russja fuq territorju vast mir-reġjun ta 'Moska sa Sakhalin. Fir-reġjun ta 'Moska, ġie skopert fl-1993, u xi popolazzjonijiet ta' l-għelieqi kienu jikkonsistu prinċipalment minn razez ta 'din il-linja klonali, reżistenti ħafna għall-metalaxyl. Wara l-1993, il-prevalenza ta 'dan il-klonu naqset b'mod sinifikanti. Barra l-Urali fl-1997-1998, SIB-1 instab kullimkien, bl-eċċezzjoni tat-Territorju ta 'Khabarovsk (il-klonu SIB-2 huwa mifrux hemmhekk). Is-separazzjoni spazjali ta 'kloni b'tipi differenti ta' tgħammir teskludi l-proċess sesswali fis-Siberja u l-Lvant Imbiegħed. Fir-reġjun ta 'Moska, b'kuntrast mas-Siberja, il-popolazzjoni hija rrappreżentata minn bosta kloni; kważi kull iżolat għandu ġenotip uniku multilocus (Elansky et al., 2001, 2015). Din id-diversità ma tistax tiġi spjegata biss bl-importazzjoni ta 'razez tal-fungus minn partijiet differenti tad-dinja b'materjal ta' żerriegħa importata. Peress li ż-żewġ tipi ta 'tgħammir iseħħu fil-popolazzjoni, huwa possibbli li d-diversità tiegħu hija wkoll minħabba rikombinazzjoni. Għalhekk, fil-British Columbia, l-emerġenza tal-ġenotipi BC-2, BC-3, u BC-4 hija preżunta minħabba l-ibridizzazzjoni tal-kloni BC-1 u US-6 (Goodwin et al., 1995b). Huwa possibbli li razez ibridi jinstabu f'popolazzjonijiet ta 'Moska. Pereżempju, ir-razez MO-4, MO-8 u MO-11 eterożigoti għall-locus PEP jistgħu jkunu ibridi bejn ir-razez MO-12, MO-21, MO-22, li għandhom it-tip ta 'tgħammir A2 u omożigoti għal allela waħda tal-locus tal-PEP u r-razza MO-8, li għandu t-tip ta 'tgħammir A1 u omozigot għall-allela l-oħra tal-locus. U jekk dan huwa hekk, u f'popolazzjonijiet moderni ta 'P. infestans hemm tendenza għal żieda fir-rwol tal-proċess sesswali, allura l-valur tal-informazzjoni tal-analiżi tal-kloni multilocus se jonqos (Elansky et al., 2001, 2015).
Varjazzjoni f'linji klonali
Sas-snin 90 tas-seklu 20, il-linja klonali US-1 kienet mifruxa fid-dinja. Ħafna mill-kamp u l-popolazzjonijiet reġjonali kienu jikkonsistu esklussivament minn razez bil-ġenotip ta 'l-Istati Uniti-1. Madankollu, ġew osservati wkoll differenzi bejn l-iżolati, x'aktarx ikkawżati minn proċess mutazzjonali. Mutazzjonijiet seħħew kemm fid-DNA nukleari kif ukoll f'dak mitokondrijali u affettwaw, fost affarijiet oħra, il-livell ta 'reżistenza għal drogi phenylamide u n-numru ta' ġeni ta 'virulenza. Linji li jvarjaw mill-ġenotipi oriġinali b'mutazzjonijiet huma indikati b'numri addizzjonali wara l-punt wara l-isem tal-ġenotip oriġinali (per eżempju, il-linja mutanti US-1.1 tal-linja klonali US-1). Linji tad-DNA tal-marki tas-swaba 'US-1.5 u US-1.6 fihom linji aċċessorji ta' daqsijiet differenti (Goodwin et al., 1995a, 1995b); il-linja klonali US-6.3 hija wkoll differenti minn US-6 f'linja aċċessorja waħda (Goodwin, 1997, Tabella 7).
Fl-istudju tad-DNA mitokondrijali, instab li d-DNA mitokondrijali tat-tip 1b biss tinstab fil-linja klonali US-1 (Carter et al., 1990). Madankollu, fl-istudju ta 'razez ta' din in-nisel klonali mill-Peru u l-Filippini, instabu iżolati li t-tipi ta 'DNA mitokondrijali tagħhom kienu differenti minn 1b fil-preżenza ta' inserzjonijiet u tħassir (Goodwin, 1991, Koh et al., 1994).
Tabella 6. Ġenotipi Multilocus ta 'xi linji klonali ta' P. infestans
Isem | Tip ta 'tgħammir | Iżożimi | Marki tas-swaba tad-DNA | Tip MtDNA | |
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 |
EC-1 | A1 | 90/100 | 96/100 | 1.1111010010011E + 24 | IIa |
SIB-1 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0001000110011E + 24 | IIa |
SIB-2 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1.0001000010011E + 24 | IIa |
SIB-3 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.1001010100011E + 24 | IIa |
MO-1 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1.0001000110011E + 24 | IIa |
MO-2 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1.0001000010011E + 24 | Ia |
MO-3 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0101000010011E + 24 | IIa |
MO-4 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1.0101110110011E + 24 | IIa |
MO-5 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0001010010011E + 24 | IIa |
MO-6 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0101010010011E + 24 | Ia |
MO-7 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1.0001000110011E + 24 | IIa |
MO-8 | A1 | 100/100 | 92/92 | 1.0101100010011E + 24 | IIa |
MO-9 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1.0001000010011E + 24 | IIa |
MO-10 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0101100000011E + 24 | Ia |
MO-11 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1.0101010010011E + 24 | Ia |
MO-12 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1.0101010010011E + 24 | Ia |
MO-13 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0101010000011E + 24 | Ia |
MO-14 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.01010010011E + 22 | Ia |
MO-15 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.101110010011E + 23 | Ia |
MO-16 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0001000000011E + 24 | IIa |
MO-17 | A1 | 86/100 | 100/100 | 1.0101010110011E + 24 | Ib |
MO-18 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0101110010011E + 24 | IIa |
MO-19 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0101010000011E + 24 | IIa |
MO-20 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1.0101010000011E + 24 | IIa |
MO-21 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1.0101010000011E + 24 | IIa |
Nota: * - l-ebda dejta.
Tabella 7. Ġenotipi Multilocus u l-linji mutanti tagħhom
Isem | Tip ta 'tgħammir | | Marki tas-swaba tad-DNA (RG57) | Noti | |
GPI | PEP-1 | ||||
US-1 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1011101011001101000110011 | Ġenotip oriġinali 1 |
US-1.1 | A1 | 86/100 | 100/100 | 1011101011001101000110011 | Mutazzjoni fil-PEP |
US-1.2 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1011101010001101000110011 | Mutazzjoni f'RG57 |
US-1.3 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1011101001001101000110011 | Mutazzjoni f'RG57 |
US-1.4 | A1 | 86/100 | 100/100 | 1011101010001101000110011 | Mutazzjoni f'RG57 u PEP |
US-1.5 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1011101011001101010110011 | Mutazzjoni f'RG57 |
US-6 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1011111001001100010110011 | Ġenotip oriġinali 2 |
US-6.1 | A1 | 100/100 | 92 /92 | 1011111001001100010110011 | Mutazzjoni fil-PEP |
US-6.2 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1011101001001100010110011 | Mutazzjoni f'RG57 |
US-6.3 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1011111001011100010110011 | Mutazzjoni f'RG57 |
US-6.4 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1011011001001100010110011 | Mutazzjoni f'RG57 u PEP |
US-6.5 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1011111001001100010010011 | Mutazzjoni f'RG57 |
BR-1 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1011101000001100001111011 | Ġenotip oriġinali 3 |
BR-1.1 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1010101000001100001110011 | Mutazzjoni f'RG57 |
Hemm ukoll bidliet fl-ispettri tal-iżożimi. Bħala regola, huma kkawżati mit-tkissir ta 'organiżmu inizjalment eterożigot għal din l-enzima f'ożoġoti. Fl-1993, fuq frott tat-tadam, aħna identifikajna razza b'karatteristiċi tipiċi għal US-1: marki tas-swaba 'RG57, tip ta' DNA mitokondrijali, u ġenotip 86/100 għal glucose-6-phosphatizomerase, iżda kien omozigotiku (100/100) għall-ewwel peptidase locus minflok eterożigot ta '92/100 tipiku ta' din il-linja klonali. Aħna semmejna l-ġenotip ta 'din ir-razza MO-17 (Tabella 6). Il-linji mutanti US-1.1 u US-1.4 ukoll ivarjaw minn US-1 b'mutazzjonijiet fl-ewwel peptidase locus (Tabella 7).
Mutazzjonijiet li jwasslu għal bidliet fin-numru ta 'ġeni ta' virulenza għal varjetajiet ta 'patata u tadam huma pjuttost komuni. Huma ġew innutati fost l-iżolati tal-linja klonali US-1 f'popolazzjonijiet mill-Olanda (Drenth et al., 1994), il-Peru (Goodwin et al., 1995a), il-Polonja (Sujkowski et al., 1991), it-tramuntana ta 'l-Amerika ta' Fuq (Goodwin et al., ., 1995b). Differenzi fin-numru ta 'ġeni ta' virulenza tal-patata ġew innutati wkoll fost iżolati tal-linji klonali US-7 u US-8 fil-Kanada u l-Istati Uniti (Goodwin et al., 1995a), fost iżolati tal-linja SIB-1 fil-parti Asjatika tar-Russja (Elansky et al, 2001 ).
Iżolati b'differenzi qawwija fil-livelli ta 'reżistenza għal drogi fenilamidi ġew identifikati f'popolazzjonijiet ta' kamp monoklonali, li kollha kienu jappartjenu għal-linja klonali Sib-1 (Elansky et al, 2001, Tabella 1). Kważi r-razez kollha tal-linja klonali US-1 huma suxxettibbli ħafna għall-metalaxyl; madankollu, iżolati reżistenti ħafna ta 'din il-linja ġew iżolati fil-Filippini (Koh et al., 1994) u fl-Irlanda (Goodwin et al., 1996).
Popolazzjonijiet moderni ta 'P. infestans
Amerika Ċentrali (Messiku)
Il-popolazzjoni ta 'P. infestans fil-Messiku tvarja sew minn popolazzjonijiet oħra tad-dinja, li hija primarjament minħabba l-pożizzjoni storika tagħha. Bosta studji ta 'din il-popolazzjoni u speċi ta' P. infestans relatati tal-klade Phytophthora, kif ukoll speċi lokali tal-ġeneru Solanum, wasslu għall-konklużjoni li l-evoluzzjoni tal-patoġenu fil-parti ċentrali tal-Messiku seħħet flimkien ma 'l-evoluzzjoni tal-pjanti ospitanti u kienet assoċjata ma' rikombinazzjoni sesswali (Grünwald, Flier , 2005). Iż-żewġ tipi ta 'tgħammir huma rappreżentati fil-popolazzjoni, u fi proporzjonijiet ugwali, u l-preżenza ta' oospori fil-ħamrija, fuq pjanti u tuberi ta 'patata u speċi ta' Solanum relatati selvaġġi tikkonferma l-preżenza ta 'proċess sesswali fil-popolazzjoni (Fernández-Pavía et al., 2002). Studji reċenti tal-Wied ta 'Toluca u l-inħawi tiegħu (iċ-ċentru preżuntiv ta' oriġini tal-patoġen) ikkonfermaw id-diversità ġenetika għolja tal-popolazzjoni lokali ta 'P. infestans (134 ġenotipi multilocus f'kampjun ta' 176 kampjun) u l-preżenza ta 'diversi subpopolazzjonijiet differenzjati fir-reġjun (Wang et al., 2017). Fatturi li jikkontribwixxu għal din id-divrenzjar huma d-diviżjoni spazjali tas-subpopolazzjonijiet karatteristiċi tal-muntanji ċentrali tal-Messiku, differenzi fil-kundizzjonijiet tal-kultivazzjoni u l-varjetajiet tal-patata użati fil-widien u l-muntanji, u l-preżenza ta ’speċijiet ta’ Solanum tuberużi selvaġġi li jistgħu jaġixxu bħala ospitanti alternattivi (Fry et al ., 2009).
Madankollu, għandu jiġi nnutat li l-popolazzjonijiet ta 'P. infestans fit-tramuntana tal-Messiku huma pjuttost klonali u aktar simili għall-popolazzjonijiet ta' l-Amerika ta 'Fuq, li jistgħu jindikaw li dawn huma l-ġenotipi l-ġodda (Fry et al., 2009).
Amerika ta 'Fuq
Il-popolazzjonijiet ta 'l-Amerika ta' P. infestans minn dejjem kellhom struttura sempliċi ħafna u l-karattru klonali tagħhom ġie stabbilit ħafna qabel l-użu ta 'analiżi tal-mikrosatellita. Sal-1987, il-linja klonali US-1 iddominat fl-Istati Uniti u l-Kanada (Goodwin et al., 1995). F'nofs is-sebgħinijiet, meta dehru fungiċidi bbażati fuq il-metalaxyl, dan il-klonu beda jiġi sostitwit minn ġenotipi oħra aktar reżistenti li emigraw mill-Messiku (Goodwin et al., 70). Sal-aħħar tas-snin 1998. il-ġenotip US-90 issostitwixxa kompletament il-ġenotip US-8 fl-Istati Uniti u sar il-linja klonali dominanti fuq il-patata (Fry et al., 1; Fry et al., 2009). Is-sitwazzjoni kienet differenti bit-tadam, li kontinwament kien fih diversi linji klonali, u l-kompożizzjoni tagħhom inbidlet minn sena għal sena (Fry et al., 2015).
Fl-2009, faqqgħet epidemija fuq skala kbira ta 'tnixxija tard fl-Istati Uniti fuq it-tadam. Karatteristika ta 'din il-pandemija kienet il-bidu kważi simultanju tagħha f'ħafna postijiet fil-grigal ta' l-Istati Uniti, u rriżulta li kien assoċjat ma 'bejgħ massiv ta' nebbieta tat-tadam infettati f'ċentri kbar tal-ġnien (Fry et al., 2013). It-telf tal-għelejjel kien enormi. Analiżi mikrosatellita tal-kampjuni affettwati wriet li r-razza pandemika kienet tappartjeni għat-tip ta 'tgħammir tal-linja klonali US-22 A2. Fl-2009, is-sehem ta 'dan il-ġenotip fil-popolazzjoni Amerikana ta' P. infestans laħaq it-80% (Fry et al., 2013). Fis-snin sussegwenti, il-proporzjon ta ’ġenotipi aggressivi US-23 (prinċipalment fuq it-tadam) u US-24 (fuq patata) żdied b’mod kostanti fil-popolazzjoni, madankollu, wara l-2011, ir-rata ta’ sejbien ta ’US-24 naqset b’mod sinifikanti, u sal-lum, madwar 90% tal-popolazzjoni ta’ patoġeni L-Istati Uniti huma rappreżentati mill-ġenotip US-23 (Fry et al., 2015).
Fil-Kanada, bħal fl-Istati Uniti, fl-aħħar tas-snin 90. il-ġenotip dominanti US-1 ġie sostitwit minn US-8, li l-pożizzjoni dominanti tiegħu baqgħet l-istess sal-2008. Fl-2009-2010. Fil-Kanada, kien hemm epidemiji serji ta 'marda ta' l-aħħar assoċjati mal-bejgħ ta 'nebbieta tat-tadam infettati, iżda kienu kkawżati mill-ġenotipi US-23 u US-8 (Kalischuk et al., 2012). Id-divrenzjar ġeografiku ċar ta 'dawn il-ġenotipi kien notevoli: l-Istati Uniti-23 iddominaw il-provinċji tal-punent tal-Kanada (68%), filwaqt li l-Istati Uniti-8 iddominaw il-provinċji tal-lvant (83%). Fis-snin sussegwenti, l-Istati Uniti-23 infirxu għar-reġjuni tal-Lvant; madankollu, b’mod ġenerali, is-sehem tiegħu fil-popolazzjoni naqas kemm kemm fl-isfond tad-dehra tal-ġenotipi US-22 u US-24 fil-pajjiż (Peters et al., 2014). Sal-lum, l-Istati Uniti-23 iżommu pożizzjoni dominanti mal-Kanada kollha; US-8 huwa preżenti fil-British Columbia, filwaqt li US-23 u US-24 huma preżenti f'Ontario (Peters, 2017).
Għalhekk, il-popolazzjonijiet ta 'l-Amerika ta' P. infestans huma prinċipalment linji klonali. Matul l-aħħar 40 sena, in-numru ta 'ġenotipi klonali misjuba laħaq 24. Minkejja l-fatt li razez taż-żewġ tipi ta' tgħammir huma preżenti fil-popolazzjoni, il-probabbiltà tad-dehra ta 'ġenotipi ġodda bħala riżultat ta' rikombinazzjoni sesswali tibqa 'pjuttost baxxa. Madankollu, fl-aħħar 20 sena, ġew irreġistrati bosta każijiet ta 'dehra ta' popolazzjonijiet rikombinanti effimeri (Gavino et al., 2000; Danies et al., 2014; Peters et al., 2014), u f'każ wieħed, ir-riżultat tal-qsim kien il-ġenotip US-11 , li kien imwaħħal fl-Amerika ta ’Fuq għal ħafna snin (Gavino et al., 2000). Sal-2009, bidliet fl-istruttura tal-popolazzjonijiet kienu assoċjati mal-emerġenza ta 'ġenotipi ġodda u aktar aggressivi bil-migrazzjoni sussegwenti tagħhom u l-ispostament tal-predeċessuri preċedentement dominanti. Dak li ġara fl-2009-2010 Fl-Istati Uniti u l-Kanada, l-epifitotiċi għall-ewwel darba wrew li fl-era tal-globalizzazzjoni, tifqigħat tal-marda jistgħu jkunu assoċjati mat-tixrid attiv ta ’ġenotipi ġodda meta jinbiegħu materjal tat-tħawwil infettat.
Amerika t'Isfel
Sa ftit ilu, l-istudji tal-popolazzjonijiet ta 'l-Amerika t'Isfel ta' P. infestans la kienu regolari u lanqas fuq skala kbira. Huwa magħruf li l-istruttura ta 'dawn il-popolazzjonijiet hija pjuttost sempliċi u tinkludi 1-5 nisel klonali għal kull pajjiż (Forbes et al., 1998). Allura, sal-1998, il-ġenotipi US-1 (Brażil, Ċili) BR-1 (Brażil, Bolivja, Urugwaj, Paragwaj), KE-1 (Ekwador, Kolombja, Peru u Venezwela), AR-1, AR -2, AR-3, AR-4 u AR-5 (Arġentina), PE-3 u PE-7 (in-Nofsinhar tal-Perù). It-tgħammir tat-tip A2 kien preżenti fil-Brażil, il-Bolivja u l-Arġentina u ma nstabx lil hinn mill-fruntiera Bolivja-Peruvjana fiż-żona tal-Lag Titicaca, li warajh iddomina l-ġenotip KE-1 A1 fl-Andes. Fuq it-tadam, US-1 baqa 'l-ġenotip dominanti fl-Amerika t'Isfel.
Is-sitwazzjoni bejn wieħed u ieħor ippersistiet fis-snin 2000. Punt importanti kien l-iskoperta ta 'linja klonali ġdida EC-2 tat-tip A2 fuq qraba selvaġġi tal-patata (S. brevifolium u S. tetrapetalum) fl-Andes tat-Tramuntana (Oliva et al., 2010). Studji filoġenetiċi wrew li din il-linja mhix kompletament identika għal P. infestans, għalkemm hija relatata mill-qrib magħha, f'dan ir-rigward ġie propost li tiġi kkunsidrata, kif ukoll linja oħra, EC-3, iżolata mis-siġra tat-tadam S. betaceum li tikber fl-Andes, speċi ġdida msejħa P. andina; madankollu, l-istatus ta 'din l-ispeċi (speċi indipendenti jew ibridu ta' P. infestans b'xi linja li għadha mhix magħrufa) għadu mhux ċar (Delgado et al., 2013).
Bħalissa, il-popolazzjonijiet kollha ta 'l-Amerika t'Isfel ta' P. infestans huma klonali. Minkejja l-preżenza taż-żewġ tipi ta 'tgħammir, ma ġiet identifikata l-ebda popolazzjoni rikombinanti. Fuq it-tadam, il-ġenotip US-1 huwa kullimkien, apparentement imċaqlaq mill-patata minn razez lokali, li l-oriġini eżatta tagħhom għadha mhix magħrufa. Fil-Brażil, il-Bolivja u l-Urugwaj, il-ġenotip BR-1 huwa preżenti; fil-Peru, flimkien ma 'US-1 u EC-1, hemm diversi ġenotipi lokali oħra. Fl-Andes, il-pożizzjoni dominanti tinżamm mil-linja klonali EC-1, li r-relazzjoni tagħha mal-P. andina skoperta reċentement tibqa 'mhux magħrufa. L-uniku post "instabbli" fejn għall-perjodu 2003-2013. kien hemm bidliet sinifikanti fil-popolazzjoni, sar iċ-Ċili (Acuña et al., 2012), fejn fl-2004-2005. il-popolazzjoni ta 'patoġeni saret ikkaratterizzata minn reżistenza għal metalaxyl u haplotype ġdid ta' DNA mitokondrijali (Ia minflok l-Ib preżenti qabel). 2006 sal-2011 fil-popolazzjoni, il-ġenotip 21 (skont SSR) iddomina, li s-sehem tiegħu laħaq 90%, wara li l-palma għaddiet għall-ġenotip 20, li l-frekwenza tal-okkorrenza tagħha fis-sentejn li ġejjin inżammet għal madwar 67% (Acuña, 2015).
Ewropa
Fl-istorja ta 'l-Ewropa, kien hemm mill-inqas żewġ mewġiet ta' migrazzjoni ta 'P. infestans mill-Amerika ta' Fuq: fis-seklu 1. (HERB-1) u l-bidu tas-seklu 70 (US-1). Id-distribuzzjoni kullimkien ta 'funġiċidi li fihom il-metalaxyl fis-snin XNUMX. wassal għall-ispostament tal-ġenotip dominanti US-XNUMX u s-sostituzzjoni tiegħu b’ġenotipi ġodda. Bħala riżultat, f'ħafna pajjiżi ta 'l-Ewropa tal-Punent, il-popolazzjonijiet tal-patoġen kienu rrappreżentati prinċipalment minn diversi linji klonali.
L-użu ta 'analiżi tal-mikrosatellita għall-analiżi tal-popolazzjonijiet ta' patoġeni għamilha possibbli li jiġu żvelati bidliet serji li seħħew fl-Ewropa tal-Punent fl-2005-2008. , aggressività għolja u reżistenza għall-fenilamidi (Shaw et al., 2005). L-istess ġenotip instab f'kampjuni miġbura fl-13 fl-Olanda u fit-tramuntana ta 'Franza, li ssuġġerixxa li huwa emigra lejn ir-Renju Unit mill-Ewropa kontinentali, possibilment biż-żerriegħa tal-patata (Cooke et al., 2). L-istudju tal-ġenoma tar-rappreżentanti ta 'din il-linja klonali wera grad għoli ta' polimorfiżmu tas-sekwenza tiegħu (sal-13, in-numru tal-varjazzjonijiet subklonali tiegħu laħaq 2) u grad sinifikanti ta 'varjazzjoni fil-livell ta' espressjoni tal-ġene, inkl. ġeni effetturi waqt l-infezzjoni tal-pjanti (Cooke et al., 2007; Cooke, 2004). Dawn il-karatteristiċi, flimkien mat-tul ta 'żmien miżjud tal-fażi bijotrofika, jistgħu jikkawżaw l-aggressività miżjuda ta' 2007_A2016 u l-abbiltà tiegħu li jinfetta anke varjetajiet ta 'patata reżistenti għall-marda ta' l-aħħar.
Fil-ftit snin li ġejjin, il-ġenotip malajr infirex mal-pajjiżi tal-Majjistral tal-Ewropa (il-Gran Brittanja, l-Irlanda, Franza, il-Belġju, l-Olanda, il-Ġermanja) bl-ispostament simultanju tal-ġenotipi preċedentement dominanti 1_A1, 2_A1, 8_A1 (Montarry et al., 2010; Gisi et al. , 2011; Van den Bosch et al., 2011; Cooke, 2015; Cooke, 2017). Skond il-websajt www.euroblight.net, is-sehem ta '13_A2 fil-popolazzjonijiet ta' dawn il-pajjiżi laħaq 60-80% u aktar; il-preżenza ta 'dan il-ġenotip ġiet irreġistrata wkoll f'xi pajjiżi tal-Lvant u tan-Nofsinhar tal-Ewropa. Madankollu, fl-2009-2012. 13_A2 tilef il-pożizzjonijiet dominanti tiegħu fil-Gran Brittanja u Franza, u ċeda għal-linja 6_A1 (8_A1 fl-Irlanda), u fl-Olanda u l-Belġju ġie sostitwit parzjalment bil-ġenotipi 1_A1, 6_A1, u 33_A2 (Cooke et al., 2012; Cooke, 2017; Stellingwerf, 2017).
Sal-lum, madwar 70% tal-popolazzjoni tal-Ewropa tal-Punent ta ’P. infestans hija monoklonali. Skond il-websajt www.euroblight.net, il-ġenotipi dominanti fil-pajjiżi ta 'l-Ewropa tal-Majjistral (ir-Renju Unit, Franza,
L-Olanda, il-Belġju) jibqgħu, bejn wieħed u ieħor fi proporzjonijiet ugwali, 13_A2 u 6_A1, u dan tal-aħħar prattikament ma jseħħx barra r-reġjun speċifikat (bl-eċċezzjoni tal-Irlanda), iżda diġà għandu mill-inqas 58 subkloni (Cooke, 2017). Varjazzjonijiet 13_A2 huma preżenti f'numri notevoli fil-Ġermanja, u huma wkoll sporadikament osservati fil-pajjiżi tal-Ewropa Ċentrali u tan-Nofsinhar. Il-ġenotip 1_A1 jifforma parti sinifikanti mill-popolazzjonijiet tal-Belġju u parzjalment l-Olanda u Franza. Il-Ġenotip 8_A1 stabbilizza ruħu fil-popolazzjoni Ewropea fil-livell ta ’3-6%, bl-eċċezzjoni tal-Irlanda, fejn iżomm il-pożizzjoni ta’ tmexxija tiegħu u huwa maqsum f’żewġ subkloni (Stellingwerf, 2017). Fl-aħħarnett, fl-2016, ġiet innutata żieda fil-frekwenza tal-okkorrenza ta 'ġenotipi ġodda 36_A2 u 37_A2, l-ewwel irreġistrati fl-2013-2014; sal-lum, dawn il-ġenotipi jinsabu fl-Olanda u l-Belġju u parzjalment fi Franza u l-Ġermanja, kif ukoll fin-nofsinhar tal-Gran Brittanja (Cooke, 2017). Madwar 20-30% tal-popolazzjoni tal-Ewropa tal-Punent hija rrappreżentata minn ġenotipi uniċi kull sena.
B'differenza mill-Ewropa tal-Punent, sa meta deher il-ġenotip 13_A2, il-popolazzjonijiet ta 'l-Ewropa ta' Fuq (l-Iżvezja, in-Norveġja, id-Danimarka, il-Finlandja) kienu rrappreżentati mhux b'linji klonali, iżda b'numru kbir ta 'ġenotipi uniċi (Brurberg et al.,
2011). Matul il-perjodu ta 'tixrid attiv ta' 13_A2 fl-Ewropa tal-Punent, il-preżenza ta 'dan il-ġenotip fl-Iskandinavja ma ġietx innutata qabel l-2011, meta ġiet skoperta għall-ewwel darba fit-Tramuntana ta' Jutland (id-Danimarka), fejn prinċipalment varjetajiet ta 'patata industrijali huma mkabbra bl-użu attiv ta' metalaxyl fungiċidi (Nielsen et al., 2014). Skond www.euroblight.net, il-ġenotip 13_A2 instab ukoll f'diversi kampjuni min-Norveġja u d-Danimarka fl-2014 u f'diversi kampjuni Norveġiżi fl-2016; barra minn hekk, fl-2013, il-preżenza tal-ġenotip 6_A1 f'ammont żgħir ġiet innutata fil-Finlandja. Ir-raġuni ewlenija għall-falliment ta '13_A2 u linji klonali oħra fil-konkwista tal-Iskandinavja hija kkunsidrata bħala d-differenzi klimatiċi ta' dan ir-reġjun mill-pajjiżi tal-Ewropa tal-Punent.
Minbarra l-fatt li sjuf friski u xtiewi kesħin jikkontribwixxu għas-sopravivenza ta ’oospores aktar milli mycelium veġetattiv (Sjöholm et al., 2013), l-iffriżar tal-ħamrija fix-xitwa (li ġeneralment ma jseħħx f’pajjiżi aktar sħan tal-Ewropa tal-Punent) jikkontribwixxi għas-sinkronizzazzjoni tal-ġerminazzjoni u t-tħawwil ta’ oospores. patata, li ttejjeb ir-rwol tagħhom bħala sors ta 'infezzjoni primarja (Brurberg et al., 2011). Għandu jiġi nnutat ukoll li, f'kundizzjonijiet tat-Tramuntana, l-iżvilupp ta 'infezzjoni mill-oospori jegħleb l-iżvilupp ta' infezzjoni tuberuża, li fl-aħħar mill-aħħar tipprevjeni d-dominanza ta 'linji klonali saħansitra aktar aggressivi, iżda żviluppati aktar tard (Yuen, 2012). L-istruttura tal-iktar popolazzjonijiet studjati ta ’P. infestans fl-Ewropa tal-Lvant (il-Polonja, l-Istati Baltiċi) hija simili ħafna għal dik fl-Iskandinavja.
Iż-żewġ tipi ta 'tgħammir huma preżenti wkoll hawnhekk, u l-maġġoranza l-kbira tal-ġenotipi determinati mill-analiżi SSR huma uniċi (Chmielarz et al., 2014; Runno-Paurson et al., 2016). Bħal fl-Ewropa ta ’Fuq, it-tixrid ta’ linji klonali (primarjament tal-ġenotip 13_A2) prattikament ma affettwax il-popolazzjonijiet lokali tal-patoġen, li jżommu livell għoli ta ’diversità bin-nuqqas ta’ linji dominanti pronunzjati.
Il-preżenza ta '13_A2 hija kultant osservata f'għelieqi b'varjetajiet kummerċjali ta' patata. Fir-Russja, is-sitwazzjoni qed tiżviluppa b'mod simili. Analiżi mikrosatellita ta 'iżolati ta' P. infestans miġbura fl-2008-2011 f'10 reġjuni differenti tal-parti Ewropea tar-Russja, urew grad għoli ta 'diversità ġenotipika u nuqqas komplet ta' koinċidenzi ma 'linji klonali Ewropej (Statsyuk et al., 2014). Diversi snin wara, studju ta 'kampjuni ta' P. infestans miġbura fir-reġjun ta 'Leningrad fl-2013-2014 wera differenzi sinifikanti bejniethom u l-ġenotipi minn dan ir-reġjun identifikati fl-istudju preċedenti. Fiż-żewġ studji, il-ġenotipi tal-Ewropa tal-Punent ma nstabux (Beketova et al., 2014; Kuznetsova et al., 2016).
Id-diversità ġenetika għolja tal-popolazzjonijiet tal-Ewropa tal-Lvant ta 'P. infestans u n-nuqqas ta' linji klonali dominanti fihom jistgħu jkunu dovuti għal diversi raġunijiet. L-ewwel, bħal fl-Ewropa ta ’Fuq, il-kundizzjonijiet klimatiċi tal-pajjiżi kkunsidrati jikkontribwixxu għall-formazzjoni ta’ oospori bħala sors primarju ta ’infezzjoni (Ulanova et al., 2010; Chmielarz et al., 2014). It-tieni, proporzjon sinifikanti ta 'patata prodotta f'dawn il-pajjiżi titkabbar f'irziezet privati żgħar, ħafna drabi mdawra minn foresti jew ostakli oħra għall-moviment liberu ta' materjal infettiv (Chmielarz et al., 2014). Bħala regola, il-patata mkabbra taħt kundizzjonijiet bħal dawn prattikament ma tiġix ittrattata b'sustanzi kimiċi, u l-għażla tal-varjetajiet hija bbażata fuq ir-reżistenza tardiva tagħhom, jiġifieri m'hemm l-ebda pressjoni selettiva għall-aggressività u r-reżistenza għall-metalaxyl, li ċċaħħad lill-ġenotipi reżistenti, bħal 13_A2, minn vantaġġi fuq ġenotipi oħra (Chmielarz et al., 2014). Fl-aħħarnett, minħabba d-daqs żgħir ta ’plottijiet tal-art, is-sidien tagħhom normalment ma jipprattikawx rotazzjoni tal-għelejjel, u jkabbru patata għal snin fl-istess post, li tikkontribwixxi għall-akkumulazzjoni ta’ inokulu ġenetikament divers (Runno-Paurson et al., 2016; Elansky, 2015; Elansky et al. ., 2015).
Asja
Sa ftit ilu, l-istruttura tal-popolazzjonijiet ta 'P. infestans fl-Asja baqgħet relattivament mifhuma ħażin. Kien magħruf li huwa rappreżentat prinċipalment minn linji klonali, u l-effett tar-rikombinazzjoni sesswali fuq il-ħolqien ta 'ġenotipi ġodda huwa żgħir ħafna. Allura, pereżempju, fl-1997-1998. Fil-parti Asjatika tar-Russja (is-Siberja u l-Lvant Imbiegħed), il-popolazzjoni patoġenika kienet irrappreżentata biss minn tliet ġenotipi bi predominanza tal-ġenotip SIB-1 (Elansky et al., 2001). Il-preżenza ta 'linji patoġeniċi klonali ntweriet f'pajjiżi bħaċ-Ċina, il-Ġappun, il-Korea, il-Filippini, u t-Tajwan (Koh et al., 1994; Chen et al., 2009). Il-linja klonali US-1 iddominat fuq territorju kbir tal-Asja fl-aħħar tas-snin 90 - bidu tas-snin 2000. kważi kullimkien beda jiġi sostitwit minn ġenotipi oħra, li, min-naħa tagħhom, taw lok għal oħrajn ġodda. Fil-biċċa l-kbira tal-każijiet, bidliet fl-istruttura u l-kompożizzjoni tal-popolazzjonijiet fil-pajjiżi Asjatiċi kienu assoċjati mal-migrazzjoni ta 'ġenotipi ġodda minn barra. Għalhekk, fil-Ġappun, bl-eċċezzjoni tal-ġenotip JP-3, il-ġenotipi Ġappuniżi l-oħra kollha li dehru wara US-1 (JP-1, JP-2, JP-3) għandhom oriġini esterna iktar jew inqas ippruvata (Akino et al., 2011) ... Bħalissa hemm tliet popolazzjonijiet patoġeniċi ewlenin fiċ-Ċina, b'diviżjoni ġeografika ċara; M'hemm l-ebda fluss tal-ġene jew dgħajjef ħafna bejn dawn il-popolazzjonijiet (Guo et al., 2010; Li et al., 2013b). Il-ġenotip 13_A2 deher fit-territorju taċ-Ċina fil-provinċji tan-Nofsinhar tiegħu (Yunnan u Sichuan) fl-2005-2007, u fl-2012-1014. deher ukoll fil-grigal tal-pajjiż (Li et al., 2013b). Fl-Indja, 13_A2 deher preżumibbilment fl-istess ħin bħaċ-Ċina, x'aktarx bi patata taż-żerriegħa infettata (Chowdappa et al., 2015), u fl-2009-2010. ikkawża marda epifitotika serja ta ’mard tal-aħħar fuq it-tadam fin-nofsinhar tal-pajjiż, wara li nfirxet għall-patata u fl-2014 ikkawżat tifqigħa ta’ marda tal-marda tard fil-Bengal tal-Punent, li wasslet għar-rovina u s-suwiċidju ta ’bosta bdiewa lokali (Fry, 2016).
Afrika
Sal-2008-2010 studji sistematiċi ta 'P. infestans f'pajjiżi Afrikani ma sarux. Fil-preżent, il-popolazzjonijiet Afrikani ta 'P. infestans jistgħu jinqasmu f'żewġ gruppi, u din id-diviżjoni hija assoċjata b'mod ċar mal-fatt li l-patata taż-żerriegħa hija importata mill-Ewropa.
Fl-Afrika ta ’Fuq, li timporta b’mod attiv patata taż-żerriegħa mill-Ewropa, it-tip ta’ tgħammir A2 huwa rrappreżentat b’mod wiesa ’fi kważi r-reġjuni kollha, li jipprovdi possibbiltà teoretika tal-ħolqien ta’ ġenotipi ġodda bħala riżultat ta ’rikombinazzjoni sesswali (Corbière et al., 2010; Rekad et al., 2017). Barra minn hekk, fl-Alġerija, il-preżenza ta ’ġenotipi 13_A2, 2_A1, u 23_A1 hija nnotata b’dominanza qawwija tal-ewwel wieħed minnhom, kif ukoll tnaqqis gradwali fil-proporzjon ta’ ġenotipi uniċi sa għajbien komplet (Rekad et al., 2017). B'kuntrast mal-bqija tar-reġjun, fit-Tuneżija (bl-eċċezzjoni tal-grigal tal-pajjiż), il-popolazzjoni patoġenika hija rrappreżentata prinċipalment mit-tip ta 'tgħammir A1 (Harbaoui et al., 2014).
Il-linja klonali NA-01 hija dominanti hawn. B'mod ġenerali, il-proporzjon ta 'linji klonali fil-popolazzjoni huwa biss 43%. Fl-Afrika tal-Lvant u tan-Nofsinhar, fejn il-volum ta 'importazzjonijiet ta' żerriegħa huwa żgħir ħafna (Fry et al., 2009), P. infestans huwa rrappreżentat biss minn żewġ linji klonali tat-tip A1, US-1 u KE-1, u dan ta 'l-aħħar jisposta b'mod attiv lil ta' l-ewwel fuq il-patata ( Pule et al., 2012; Njoroge et al., 2016). Sal-lum, dawn iż-żewġ ġenotipi għandhom numru notevoli ta 'varjazzjonijiet subklonali.
Awstralja
L-ewwel rapport ta ’tnixxija tardiva fuq il-patata fl-Awstralja jmur lura għall-1907, u l-ewwel epifitotija, preżumibbilment ikkawżata minn xita qawwija fix-xhur tas-sajf, seħħet fl-1909-1911. (Drenth et al., 2002). B'mod ġenerali, madankollu, it-tnixxija tard m'għandha l-ebda sinifikat ekonomiku sinifikanti għall-pajjiż. Tifqigħat sporadiċi ta 'marda ta' l-aħħar, provokati minn kundizzjonijiet tat-temp li jipprovdu umdità għolja, iseħħu mhux aktar minn darba kull 5-7 snin u huma lokalizzati l-aktar fit-tramuntana ta 'Tasmania u ċ-Rabat ċentrali. B'konnessjoni ma 'hawn fuq, pubblikazzjonijiet iddedikati għall-istudju tal-istruttura tal-popolazzjoni Awstraljana ta' P. infestans huma prattikament assenti. L-aħħar informazzjoni disponibbli hija mill-1998-2000. (Drenth et al., 2002). Skond l-awturi, il-popolazzjoni tar-Rabat kienet linja klonali US-1.3, li indirettament ikkonfermat il-migrazzjoni ta 'dan il-ġenotip mill-Istati Uniti. Kampjuni Tasmanjani ġew ikklassifikati bħala AU-3, differenti mill-ġenotipi li kienu preżenti dak iż-żmien f'partijiet oħra tad-dinja.
Karatteristiċi tal-iżvilupp tat-tnixxija tard fir-Russja
Fl-Ewropa, infezzjoni introdotta bit-tuberi taż-żerriegħa morda, oospori li jixbħu fil-ħamrija, kif ukoll iż-zoosporangja miġjuba mir-riħ minn pjanti mkabbra minn tuberi mix-xitwa fl-għelieqi tas-sena l-oħra (pjanti "volontarji"), jew fuq munzelli ta 'dawk maqtula, huma kkunsidrati bħala l-inokulu primarju fuq il-patata. bookmark għall-ħażna tat-tuberi. Minn dawn, pjanti mkabbra fuq munzelli ta 'tuberi mormija huma kkunsidrati l-iktar sors perikoluż ta' infezzjoni. hemmhekk, in-numru ta 'tuberi mnibbta ħafna drabi huwa sinifikanti, u ż-zoosporangja tista' tinġarr minnhom fuq distanzi twal. Il - bqija tas - sorsi (oospores, pjanti "volontarji") mhumiex daqshekk perikolużi, għax mhux is-soltu li jitkabbru pjanti fl-istess għelieqi aktar spiss minn darba kull 3-4 snin. Infezzjoni minn tuberi taż-żerriegħa morda hija wkoll minima minħabba sistema tajba ta 'kontroll tal-kwalità taż-żerriegħa.
B'mod ġenerali, l-ammont ta 'inokulu fil-popolazzjonijiet Ewropej huwa limitat, u għalhekk iż-żieda fl-epidemija hija pjuttost bil-mod u tista' tiġi kkontrollata b'suċċess bl-użu ta 'funġiċidi kimiċi. Il-kompitu ewlieni fil-kundizzjonijiet Ewropej huwa l-ġlieda kontra l-infezzjoni fil-fażi meta tibda t-tixrid tal-massa taż-zoosporangia mill-pjanti affettwati.
Fir-Russja, is-sitwazzjoni hija radikalment differenti. Ħafna mill-uċuħ tal-patata u tat-tadam jitkabbru f'ġonna privati żgħar; il-miżuri protettivi jew ma jitwettqux fuqhom xejn, jew it-trattamenti funġiċidi jsiru f'numru insuffiċjenti u jibdew wara d-dehra ta 'tnixxija tardiva fuq il-parti ta' fuq. Bħala riżultat, ġonna tal-ħxejjex privati jaġixxu bħala s-sors ewlieni ta 'infezzjoni, li minnu ż-żoosporangja tinġarr mir-riħ lejn tħawwil kummerċjali. Dan huwa kkonfermat mill-osservazzjonijiet diretti tagħna f'Moska, Bryansk, Kostroma, reġjuni Ryazan: ħsara lill-pjanti fil-ġonna privati hija osservata anke qabel il-bidu ta 'trattamenti funġiċidi ta' taħwil kummerċjali. Sussegwentement, l-epidemija f'għelieqi kbar hija mrażżna bl-użu ta 'preparazzjonijiet funġiċidi, filwaqt li fil-ġonna privati hemm żvilupp mgħaġġel ta' mard tal-aħħar.
Fil-każ ta 'trattamenti skorretti jew "baġitarji" ta' taħwil kummerċjali, il-fokus tal-marda ta 'l-aħħar jidhru fl-għelieqi; aktar tard qed jiżviluppaw b'mod attiv, u jkopru żoni dejjem akbar (Elansky, 2015). L-infezzjoni fil-ġonna privati għandha impatt sinifikanti fuq l-epidemiji f'oqsma kummerċjali. Fir-reġjuni kollha tat-tkabbir tal-patata tar-Russja, l-erja okkupata mill-patata fil-ġonna privati hija bosta drabi akbar mill-erja totali ta 'għelieqi ta' produtturi kbar. F’ambjent bħal dan, ġonna veġetali privati jistgħu jitqiesu bħala riżorsa globali ta ’inokulu għal oqsma kummerċjali. Ejja nippruvaw nidentifikaw dawk il-proprjetajiet li huma karatteristiċi tal-ġenotipi ta 'razez f'ġonna privati.
It-tħawwil ta 'kontroll mhux taż-żerriegħa u kwarantina ta' patata tal-varjazzjoni, żerriegħa tat-tadam miksuba minn produtturi barranin dubjużi, kultivazzjoni fit-tul ta 'patata u tadam fl-istess żoni, trattamenti funġiċidi mhux xierqa jew in-nuqqas komplet tagħhom iwasslu għal epifitiċi severi fis-settur privat, li r-riżultat tagħhom huwa b'xejn qsim, ibridizzazzjoni u l-formazzjoni ta 'oospori f'ġonna privati. Bħala riżultat, tiġi osservata diversità ġenotipika għolja ħafna tal-patoġen, meta kważi kull razza hija unika fil-ġenotip tagħha (Elansky et al., 2001, 2015). It-tħawwil ta 'patata taż-żerriegħa ta' oriġini ġenetika varja tagħmilha improbabbli li linji klonali speċjalizzati biex jattakkaw varjetà partikolari joħorġu. Ir-razez magħżula f'każ bħal dan huma distinti mill-versatilità tagħhom f'relazzjoni mal-varjetajiet affettwati, ħafna minnhom għandhom viċin in-numru massimu ta 'ġeni ta' virulenza. Dan huwa differenti ħafna mis-sistema ta '"linji klonali" tipiċi għal għelieqi kbar ta' intrapriżi agrikoli b'sistema installata kif suppost ta 'protezzjoni kontra t-tniġġis tard. "Linji klonali" (meta r-razez kollha tal-patoġenu tat-tnixxija tard fil-qasam huma rappreżentati minn ġenotip wieħed jew aktar) huma kullimkien f'pajjiżi fejn it-tkabbir tal-patata jitwettaq esklussivament minn irziezet kbar: l-Istati Uniti, l-Olanda, id-Danimarka, eċċ. patata tikber, hemm ukoll diversità ġenotipika ogħla fil-ġonna privati. Fl-aħħar tas-seklu 20, "linji klonali" kienu mifruxa fil-partijiet Asjatiċi u tal-Lvant Imbiegħed tar-Russja (Elansky et al., 2001), li apparentement huwa dovut għall-użu ta 'l-istess varjetajiet ta' patata esklussivament għat-tħawwil. Riċentement, is-sitwazzjoni f'dawn ir-reġjuni bdiet tinbidel ukoll lejn żieda fid-diversità ġenotipika tal-popolazzjonijiet.
In-nuqqas ta 'trattamenti intensivi bi preparazzjonijiet funġiċidi għandu konsegwenza oħra diretta - m'hemm l-ebda akkumulazzjoni ta' razez reżistenti fil-ġonna. Tabilħaqq, ir-riżultati tagħna juru li r-razez reżistenti għall-metalaxyl jinstabu b'mod inqas frekwenti fil-ġonna privati milli fit-taħwil kummerċjali.
Il-viċinanza tat-taħwil tal-patata u tat-tadam, tipika għal ġonna privati, tiffaċilita l-migrazzjoni ta 'razez bejn dawn l-uċuħ tar-raba', li bħala riżultat tagħha, fl-aħħar għaxar snin, fost ir-razez iżolati mill-patata, il-proporzjon ta 'razez li jġorru l-ġene għar-reżistenza għal varjetajiet ta' tadam taċ-ċirasa (T1), li qabel kienet karatteristika biss għal " razez tat-tadam. Ir-razez bil-ġene T1 f'ħafna każijiet huma aggressivi ħafna kemm għall-patata kif ukoll għat-tadam.
F'dawn l-aħħar snin, it-tnixxija tardiva fuq it-tadam bdiet tidher f'ħafna każijiet qabel milli fuq il-patata. In-nebbieta tat-tadam jistgħu jiġu infestati minn oospori fil-ħamrija, jew oospori preżenti fiż-żrieragħ tat-tadam jew li jeħlu magħhom (Rubin et al., 2001). Fl-aħħar 15-il sena, numru kbir ta 'żrieragħ ippakkjati rħas, prinċipalment importati, dehru fil-ħwienet, li għall-użu tagħhom qalbu l-biċċa l-kbira tal-produtturi żgħar. Iż-żrieragħ jista 'jkun fihom razez b'ġenotipi tipiċi tar-reġjuni tat-tkabbir tagħhom. Fil-futur, dawn il-ġenotipi huma inklużi fil-proċess sesswali fil-ġonna privati, li jwassal għall-emerġenza ta 'ġenotipi kompletament ġodda.
Għalhekk, jista 'jiġi ddikjarat li ġonna privati huma "melting pot" globali li fih, bħala riżultat tal-iskambju ta' materjal ġenetiku, il-ġenotipi eżistenti huma pproċessati u jidhru oħrajn kompletament ġodda. Fl-istess ħin, l-għażla tagħhom isseħħ f'kundizzjonijiet li huma differenti ħafna minn dawk maħluqa għall-patata f'irziezet kbar: in-nuqqas ta 'pressa funġiċida, uniformità varjetali ta' tħawwil, il-predominanza ta 'pjanti affettwati minn diversi forom ta' infezzjoni virali u batterika, prossimità għat-tadam u nighthades selvaġġi, qsim attiv u formazzjoni ta 'oospore, biex l-oospori jaġixxu bħala sors ta ’infezzjoni għas-sena d-dieħla.
Dan kollu jwassal għal diversità ġenotipika għolja ħafna tal-popolazzjonijiet tal-bitħa. Taħt kundizzjonijiet epifitotiċi, it-tnixxija tard tinfirex malajr ħafna f'ġonna tal-ħxejjex u jiġu rilaxxati kwantitajiet kbar ta 'spori, li jtiru lejn tħawwil kummerċjali fil-qrib. Madankollu, wara li daħlu fl-oqsma kummerċjali bis-sistema korretta ta 'teknoloġija agrikola u protezzjoni kimika, l-ispori li waslu m'għandhom prattikament l-ebda opportunità biex jibdew epifitiċi fil-qasam, li hija dovuta għan-nuqqas ta' linji klonali reżistenti għall-funġiċidi u speċjalizzati għall-varjetà kkultivata.
Sors ieħor ta 'inokulu primarju jista' jkun tuberi morda maqbuda fin-nebbieta kummerċjali. Dawn it-tuberi tkabbru, bħala regola, f'għelieqi b'teknoloġija agrikola tajba u protezzjoni kimika intensiva. Il-ġenotipi tal-iżolati li affettwaw it-tuberi huma adattati għall-iżvilupp tal-varjetà tagħhom stess. Dawn ir-razez huma ferm aktar perikolużi għat-tħawwil kummerċjali minn inokulu li joriġina minn ġonna privati. Ir-riżultati tal-istudji tagħna jappoġġjaw ukoll din is-suppożizzjoni. Popolazzjonijiet iżolati minn għelieqi kbar bi protezzjoni kimika mmexxija kif suppost u teknoloġija agrikola tajba ma jvarjawx f'diversità ġenotipika għolja. Ħafna drabi dawn huma bosta linji klonali li huma aggressivi ħafna.
Razez minn materjal taż-żerriegħa kummerċjali jistgħu jidħlu f'popolazzjonijiet f'ġonna tal-ħxejjex u jkunu involuti fil-proċessi li għaddejjin fihom. Madankollu, f'ġnien tal-ħxejjex, il-kompetittività tagħhom tkun ħafna inqas minn f'qasam kummerċjali, u dalwaqt ma jibqgħux jeżistu fil-forma ta 'linja klonali, iżda l-ġeni tagħhom jistgħu jintużaw fil-popolazzjoni "ġnien".
L-infezzjoni li tiżviluppa fuq pjanti "volontarji" u fuq munzelli ta 'tuberi maqtula waqt il-ħsad mhijiex daqshekk rilevanti għar-Russja, minħabba li Fir-reġjuni ewlenin tat-tkabbir tal-patata tar-Russja, l-iffriżar tal-ħamrija tax-xitwa fil-fond huwa osservat, u pjanti minn tuberi li xtraw fil-ħamrija rarament jiżviluppaw. Barra minn hekk, kif juru l-esperimenti tagħna, il-patoġenu tal-marda ta 'l-aħħar ma jgħixx f'temperaturi negattivi anke fuq tuberi li żammew il-vijabilità tagħhom. Fiż-żona arida, fejn il-kultivazzjoni tal-patata bikrija hija pprattikata, it-tnixxija tard hija pjuttost rari minħabba l-istaġun tat-tkabbir niexef u sħun.
Għalhekk, bħalissa qed nosservaw id-diviżjoni tal-popolazzjonijiet ta 'P. infestans f'popolazzjonijiet ta' "għalqa" u "ġnien". Madankollu, f'dawn l-aħħar snin, ġew osservati proċessi li jwasslu għall-konverġenza u l-interpenetrazzjoni ta 'ġenotipi minn dawn il-popolazzjonijiet.
Fost dawn, wieħed jista 'jinnota żieda ġenerali fil-litteriżmu ta' produtturi żgħar, l-emerġenza ta 'pakketti żgħar bi prezz raġonevoli ta' patata taż-żerriegħa, it-tixrid ta 'preparazzjonijiet funġiċidi f'pakketti żgħar, u t-telf tal-biża' ta '"kimika" mill-popolazzjoni.
Sitwazzjonijiet jinqalgħu meta, grazzi għall-attività qawwija ta 'fornitur wieħed, irħula sħaħ jitħawlu bit-tuberi taż-żerriegħa ta' l-istess varjetà u jiġu pprovduti b'pakketti żgħar ta 'l-istess pestiċidi. Wieħed jista 'jassumi li patata ta' l-istess varjetà tinstab fuq taħwil kummerċjali fil-viċin.
Min-naħa l-oħra, xi kumpaniji tal-kummerċ tal-pestiċidi qed jippromwovu skemi ta 'trattament kimiku "baġitarju". F'dan il-każ, in-numru ta 'trattamenti rakkomandati huwa sottovalutat u l-orħos fungiċidi huma offruti, u l-enfasi mhix fuq il-prevenzjoni ta' l-iżvilupp ta 'tnixxija tard sal-ħsad ta' l-uċuħ, iżda fuq xi dewmien fl-epifitotip sabiex tiżdied il-produzzjoni. Skemi bħal dawn huma ekonomikament ġustifikati meta titkabbar patata tal-varjazzjoni minn materjal taż-żerriegħa ta 'grad baxx, meta fil-prinċipju m'hemm l-ebda kwistjoni li jinkiseb rendiment għoli. Madankollu, f'dan il-każ, b'kuntrast mal-popolazzjonijiet tal-ġnien, l-isfond ġenetiku livellat tal-patata jikkontribwixxi għall-għażla ta 'razez fiżjoloġiċi speċifiċi, li huma perikolużi ħafna għal din il-varjetà.
B’mod ġenerali, it-tendenzi lejn il-konverġenza ta ’metodi ta’ "ġnien" u "għalqa" ta ’produzzjoni tal-patata jidhrilna pjuttost perikolużi. Biex jiġu evitati l-konsegwenzi negattivi tagħhom, kemm fis-setturi tad-dar kif ukoll fis-setturi kummerċjali, ikun meħtieġ li jiġu kkontrollati kemm l-assortiment ta ’patata taż-żerriegħa kif ukoll il-firxa ta’ funġiċidi offruti lis-sidien privati f’imballaġġ żgħir, kif ukoll l-intraċċar ta ’skemi ta’ protezzjoni tal-patata u l-użu ta ’funġiċidi fis-settur kummerċjali.
Fl-oqsma tas-settur privat, hemm żvilupp intensiv mhux biss ta 'marda ta' wara, iżda wkoll ta 'Alternaria. Ħafna sidien ta 'plottijiet privati ma jiħdux miżuri speċjali biex jipproteġu kontra Alternaria, billi jħawdu l-iżvilupp ta' Alternaria għat-tixbiħ naturali tal-uċuħ jew l-iżvilupp ta 'marda ta' l-aħħar. Għalhekk, bl-iżvilupp massiv ta 'Alternaria fuq varjetajiet suxxettibbli, qatgħat tad-dar jistgħu jservu bħala sors ta' inokulu għat-tħawwil kummerċjali.
Mekkaniżmi ta 'varjabilità
Proċess ta 'mutazzjoni
Billi l-okkorrenza ta 'mutazzjonijiet hija proċess każwali li jipproċedi bi frekwenza baxxa, l-okkorrenza ta' mutazzjonijiet fi kwalunkwe lokus tiddependi fuq il-frekwenza ta 'mutazzjoni ta' dan il-lokus u d-daqs tal-popolazzjoni. Meta tkun studjata l-frekwenza ta 'mutazzjonijiet ta' razez ta 'P. infestans, in-numru ta' kolonji mkabbra fuq medja ta 'nutrijent selettiv wara trattament b'mutaġeni kimiċi jew fiżiċi huwa ġeneralment determinat. Kif jidher mid-dejta ppreżentata fit-Tabella 8, il-frekwenza tal-mutazzjoni tal-istess razza f'loki differenti tista 'tvarja b'diversi ordnijiet ta' kobor. Il-frekwenza għolja ta 'mutazzjonijiet fir-reżistenza għall-metalaxyl tista' tkun waħda mir-raġunijiet għall-akkumulazzjoni ta 'razez reżistenti għaliha fin-natura.
Il-frekwenza ta 'mutazzjonijiet spontanji jew indotti, ikkalkulata fuq il-bażi ta' esperimenti tal-laboratorju, mhux dejjem tikkorrispondi mal-proċessi li jseħħu f'popolazzjonijiet naturali, għar-raġunijiet li ġejjin:
1. B'fissjonijiet nukleari mhux sinkroniċi, huwa impossibbli li tiġi stmata l-frekwenza ta 'mutazzjonijiet għal kull ġenerazzjoni nukleari waħda. Għalhekk, ħafna mill-esperimenti jipprovdu informazzjoni biss direttament dwar il-frekwenza tal-mutazzjonijiet, mingħajr ma ssir distinzjoni bejn żewġ avvenimenti mutazzjonali u avveniment wieħed wara l-mitożi.
2. Mutazzjonijiet bi stadju wieħed normalment inaqqsu l-bilanċ tal-ġenoma, għalhekk, flimkien ma 'l-akkwist ta' propjetà ġdida, tonqos is-saħħa ġenerali ta 'l-organiżmu. Ħafna mill-mutazzjonijiet miksuba b'mod sperimentali għandhom aggressività mnaqqsa u mhumiex irreġistrati f'popolazzjonijiet naturali. Għalhekk, il-koeffiċjent ta 'korrelazzjoni bejn il-grad ta' reżistenza ta 'mutanti ta' P. infestans għal funġiċidi phenylamide u r-rata ta 'tkabbir fuq ambjent artifiċjali kien bħala medja (-0,62), u r-reżistenza għal fungiċidi u aggressività fuq weraq tal-patata (-0,65) (Derevyagina et al. , 1993), li tindika l-idoneità baxxa tal-mutanti. Mutazzjonijiet ta 'reżistenza għal dimethomorph kienu wkoll akkumpanjati minn tnaqqis qawwi fil-vijabilità (Bagirova et al., 2001).
3. Il-maġġoranza tal-mutazzjonijiet spontanji u indotti huma reċessivi u ma jimmanifestawx ruħhom b'mod fenotipiku f'esperimenti, iżda jikkostitwixxu riżerva moħbija ta 'varjabilità f'popolazzjonijiet naturali. Razez mutanti iżolati f'esperimenti tal-laboratorju jġorru mutazzjonijiet dominanti jew semi-dominanti (Kulish u Dyakov, 1979). Apparentement, diploidija nukleari tispjega tentattivi bla suċċess biex jinkisbu mutanti taħt l-influwenza ta 'l-irradjazzjoni UV li huma virulenti fuq varjetajiet preċedentement reżistenti (McKee, 1969). Skond il-kalkoli ta 'l-awtur, mutazzjonijiet bħal dawn jistgħu jseħħu bi frekwenza ta' inqas minn 1: 500000. It-transizzjoni ta 'mutazzjonijiet reċessivi għal stat omożigotiku, espress b'mod fenotipiku tista' sseħħ minħabba rikombinazzjoni sesswali jew asesswali (ara hawn taħt). Madankollu, anke f'dan il-każ, il-mutazzjoni tista 'tkun moħbija mill-alleli dominanti tan-nuklei tat-tip selvaġġ fil-miċelju ċenotiku (multinukleat) u ffinotipatament iffissat biss waqt il-formazzjoni ta' zoospori mononukleari.
Tabella 8. Frekwenza ta 'mutazzjonijiet ta' P. infestans għal sustanzi li jinibixxu t-tkabbir taħt l-azzjoni ta 'nitrosomethylurea (Dolgova, Dyakov, 1986; Bagirova et al., 2001)
Konnessjoni | Frekwenza tal-mutazzjoni |
Oxytetracycline | 6,9 10 x-8 |
Blasticidin S | 7,2 x 10-8 |
Streptomiċina | 8,3 x10-8 |
Trichothecin | 1,8 10 x-8 |
Cycloheximide | 2,1 10 x-8 |
Daaconil | <4 x 10-8 |
Dimethomorph | 6,3 10 x-7 |
Metalaxil | 6,9 10 x-6 |
Id-daqsijiet tal-popolazzjoni għandhom ukoll rwol deċiżiv fl-okkorrenza ta 'mutazzjonijiet spontanji. F'popolazzjonijiet kbar ħafna, li fihom in-numru ta 'ċelloli N> 1 / a, fejn a hija r-rata ta' mutazzjoni, il-mutazzjoni ma tibqax fenomenu każwali (Kvitko, 1974).
Il-kalkoli juru li b'infestazzjoni medja ta 'għalqa tal-patata (35 tikka għal kull pjanta), 8x1012 spori huma ffurmati kuljum fuq ettaru wieħed (Dyakov u Suprun, 1984). Apparentement, dawn il-popolazzjonijiet fihom il-mutazzjonijiet kollha permessi mit-tip ta 'skambju f'kull locus. Anke mutazzjoni rari, li sseħħ bi frekwenza ta '10-9, tkun akkwistata minn elf individwu mill-miljuni li jgħixu fuq ettaru wieħed ta' għalqa tal-patata. Għal mutazzjonijiet li jseħħu bi frekwenza ogħla (per eżempju, 10-6), f'popolazzjoni bħal din, jistgħu jseħħu diversi mutazzjonijiet paired kuljum (simultanjament f'żewġ loci), i.e. il-proċess mutazzjonali jieħu post rikombinazzjoni.
Migrazzjonijiet
Għal P. infestans, huma magħrufa żewġ tipi ewlenin ta 'migrazzjoni: li tagħlaq id-distanzi (ġewwa għalqa tal-patata jew għelieqi ġirien) billi tifrex iż-zoosporangja permezz ta' kurrenti ta 'l-arja jew sprej tax-xita, u għal distanzi twal - bit-tħawwil ta' tuberi jew frott tat-tadam trasportat. L-ewwel metodu jipprovdi għall-espansjoni tal-fokus tal-marda, it-tieni - il-ħolqien ta 'fokus ġodda f'postijiet remoti mill-primarja.
It-tixrid tal-infezzjoni bit-tuberi u l-frott tat-tadam mhux biss jikkontribwixxi għall-emerġenza tal-marda f'postijiet ġodda, iżda huwa wkoll is-sors ewlieni ta 'diversità ġenetika fil-popolazzjonijiet. Fir-reġjun ta 'Moska, il-patata hija mkabbra, miġjuba minn reġjuni differenti tar-Russja u l-Ewropa tal-Punent. Il-frott tat-tadam jinġieb mir-reġjuni tan-Nofsinhar tar-Russja (ir-Reġjun ta 'Astrakhan, it-Territorju ta' Krasnodar, il-Kawkasu tat-Tramuntana). Żrieragħ tat-tadam, li jistgħu jservu wkoll bħala sorsi ta 'infezzjoni (Rubin et al., 2001), huma wkoll importati mir-reġjuni tan-Nofsinhar tar-Russja, iċ-Ċina, pajjiżi Ewropej u pajjiżi oħra.
Skond kalkoli ta 'E. Mayr (1974), bidliet ġenetiċi f'popolazzjoni lokali kkawżati minn mutazzjonijiet rarament jaqbżu 10-5 għal kull locus, filwaqt li f'popolazzjonijiet miftuħa, l-iskambju minħabba l-kontro-fluss tal-ġeni huwa mill-inqas 10-3 - 10-4.
Il-migrazzjoni f'tuberi infettati hija responsabbli għad-dħul ta 'P. infestans fl-Ewropa, u tinfirex għar-reġjuni kollha tad-dinja fejn titkabbar il-patata; ikkawżaw l-iktar bidliet serji fil-popolazzjoni. It-tniġġis tard fuq il-patata deher fit-territorju tal-Imperu Russu kważi simultanjament mad-dehra tiegħu fl-Ewropa tal-Punent.
Peress li l-marda ġiet innutata għall-ewwel darba fl-1846-1847 fl-Istati Baltiċi u biss fis-snin sussegwenti mifruxa fil-Belarussja u fir-reġjuni tal-majjistral tar-Russja, l-oriġini tagħha fl-Ewropa tal-Punent hija ovvja. L-ewwel sors ta 'tnixxija tard fid-Dinja l-Qadima mhuwiex daqshekk ovvju. L-ipoteżi żviluppata minn Fry et al. (Fry et al., 1992; Fry, Goodwin, 1995, Goodwin et al., 1994) tissuġġerixxi li l-parassita l-ewwel ġiet mill-Messiku għall-Amerika ta 'Fuq, fejn infirxet fuq l-uċuħ tar-raba', u mbagħad ġiet ittrasportata lejn l-Ewropa tal-Punent (fig. 7).
Bħala riżultat tat-tifrix ripetut (effett doppju tal- "bottleneck"), kloni singoli waslu fl-Ewropa, li l-frieħ tagħha kkawżaw pandemija fit-territorju kollu tad-Dinja l-Qadima, fejn il-patata hija mkabbra. Bħala evidenza ta 'din l-ipoteżi, l-awturi jiċċitaw, l-ewwelnett, l-ubikwità ta' tip wieħed biss ta 'tgħammir (A1) u, it-tieni, l-omoġeneità tal-ġenotipi tar-razez studjati minn reġjuni differenti (kollha kemm huma permezz ta' markers molekulari, inklużi 2 isozyme loci, mudelli ta 'marki tas-swaba' tad-DNA, u l-istruttura tad-DNA mitokondrijali huma identiċi, u jikkorrispondu għall-klonu US-1 deskritt fl-Istati Uniti). Madankollu, xi dejta tqajjem dubji dwar mill-inqas uħud mid-dispożizzjonijiet tal-ipoteżi ddikjarata. Analiżi tad-DNA mitokondrijali ta 'P. infestans iżolata minn kampjuni tal-patata tal-erbarju infettati matul l-ewwel perjodu epifitotiku fis-snin 40 urew li huma differenti fl-istruttura tad-DNA mitokondrijali mill-klonu US-1, li, għalhekk, kien mill-inqas mhux l-uniku sors ta 'infezzjoni fl-Ewropa (Ristaino et al, 2001).
Is-sitwazzjoni tat-tbajja tard marret għall-agħar fis-snin 80 tas-seklu XX. Il-bidliet li ġejjin seħħew:
1) L-aggressività medja tal-popolazzjoni żdiedet, u dan wassal, b'mod partikolari, għat-tixrid mifrux tal-iktar forma ta 'ħsara ta' tnixxija tardiva - ħsara lill-petioles u z-zkuk.
2) Kien hemm bidla fil-ħin tat-tnixxija tardiva fuq il-patata - mill-aħħar ta 'Lulju sal-bidu ta' Lulju u anke sa l-aħħar ta 'Ġunju.
3) It-tip ta 'tgħammir A2, li qabel kien assenti fid-Dinja l-Qadima, sar kullimkien.
Il-bidliet kienu preċeduti minn żewġ avvenimenti: l-użu massiv tal-fungaċida l-ġdida metalaxyl (Schwinn u Staub, 1980) u l-emerġenza tal-Messiku bħala esportatur dinji tal-patata (Niederhauser, 1993). Skond dan, tressqu żewġ raġunijiet għal bidliet fil-popolazzjoni: konverżjoni tat-tip ta 'tgħammir taħt l-influwenza tal-metalaxyl (Ko, 1994) u l-introduzzjoni massiva ta' razez ġodda b'tuberi infettati mill-Messiku (Fry u Goodwin, 1995). Għalkemm interkonverżjonijiet ta ’tipi ta’ tgħammir taħt l-influwenza tal-metalaxyl inkisbu mhux biss minn Ko, iżda wkoll f’xogħlijiet imwettqa fil-laboratorju ta ’l-Università ta’ l-Istat ta ’Moska (Savenkova, Chherepennicova-Anikina, 2002), it-tieni ipoteżi hija preferibbli. Flimkien mad-dehra tat-tieni tip ta 'tgħammir, seħħew bidliet serji fil-ġenotipi ta' razez Russi ta 'P. infestans, inkluż f'ġeni newtrali (isozyme u RFLP loci), kif ukoll fl-istruttura tad-DNA mitokondrijali. Il-kumpless ta ’dawn il-bidliet ma jistax jiġi spjegat bl-azzjoni tal-metalaxyl; pjuttost, kien hemm importazzjoni massiva ta’ razez ġodda mill-Messiku, li, minħabba li kienu aktar aggressivi (Kato et al., 1997), spostaw ir-razez il-qodma (US-1), u saru dominanti fil-popolazzjonijiet. Il-bidla fil-kompożizzjoni tal-popolazzjonijiet Ewropej seħħet fi żmien qasir ħafna - mill-1980 sal-1985 (Fry et al., 1992). Fit-territorju ta 'l-ex USSR, "razez ġodda" nstabu f'kollezzjonijiet mill-Estonja fl-1985, jiġifieri, aktar kmieni milli fil-Polonja u l-Ġermanja (Goodwin et al., 1994). L-aħħar darba li r- "razza l-qadima US-1" fir-Russja ġiet iżolata minn tadam infettat fir-reġjun ta 'Moska fl-1993 (Dolgova et al., 1997). Fi Franza wkoll, razez "qodma" nstabu fit-tħawwil tat-tadam sal-bidu tad-disgħinijiet, jiġifieri, wara li ilhom ħafna jisparixxu fuq il-patata (Leberton u Andrivon, 90). Bidliet fir-razez ta 'P. infestans affettwaw ħafna karatteristiċi, inklużi dawk ta' importanza prattika kbira, u żiedu l-ħsara tal-marda ta 'l-aħħar.
Rikombinazzjoni sesswali
Sabiex ir-rikombinazzjoni sesswali tikkontribwixxi għall-varjabilità, hija meħtieġa, l-ewwelnett, il-preżenza ta 'żewġ tipi ta' tgħammir fil-popolazzjoni fi proporzjon qrib 1: 1, u, it-tieni, il-preżenza tal-varjabilità inizjali tal-popolazzjoni.
Il-proporzjon tat-tipi ta 'tgħammir ivarja ħafna f'popolazzjonijiet differenti u anke fi snin differenti f'popolazzjoni waħda (Tabella 9,10, 90). Ir-raġunijiet għal bidliet drastiċi bħal dawn fil-frekwenzi tat-tipi ta 'tgħammir fil-popolazzjonijiet (bħal, pereżempju, fir-Russja jew fl-Iżrael fil-bidu tas-snin 2002 tas-seklu li għadda) mhumiex magħrufa, iżda huwa maħsub li dan huwa dovut għall-introduzzjoni ta' kloni aktar kompetittivi (Cohen, XNUMX).
Xi dejta indiretta tindika l-andament tal-proċess sesswali f'ċerti snin u f'ċerti reġjuni:
1) Studji ta 'popolazzjonijiet mir-reġjun ta' Moska wrew li fi 13-il popolazzjoni li fihom il-proporzjon tat-tip ta 'tgħammir A2 kien inqas minn 10%, id-diversità ġenetika totali kkalkulata għal tliet isozyme loci kienet 0,08, u f'14-il popolazzjoni li fihom il-proporzjon ta' A2 qabeż 30%, id-diversità ġenetika kienet darbtejn ogħla (0,15) (Elansky et al., 1999). Għalhekk, iktar ma tkun għolja l-probabbiltà ta 'kopulazzjoni sesswali, iktar tkun kbira d-diversità ġenetika tal-popolazzjoni.
2) Ir-relazzjoni bejn il-proporzjon tat-tipi ta 'tgħammir fil-popolazzjonijiet u l-intensità tal-formazzjoni tal-oospore kienet osservata fl-Iżrael (Cohen et al., 1997) u fl-Olanda
(Flier et al., 2004). L-istudji tagħna wrew li, f'popolazzjonijiet li fihom iżolati bit-tip ta 'tgħammir A2 kienu jammontaw għal 62, 17, 9, u 6%, l-oospori nstabu f'78, 50, 30, u 15% tal-weraq tal-patata analizzata (li għandhom 2 tikek jew aktar), rispettivament.
Kampjuni b'żewġ spots jew aktar kienu ħafna iktar probabbli li jkun fihom oospori minn kampjuni b'post wieħed (2 u 1% tal-kampjuni, rispettivament) (Apryshko et al., 32).
L-oospori kienu ħafna iktar komuni fil-weraq tas-saff tan-nofs u ta 'isfel tal-pjanta tal-patata (Mytsa et al., 2015; Elansky et al., 2016).
3) F'xi reġjuni, ġew skoperti ġenotipi uniċi, li l-okkorrenza tagħhom hija assoċjata ma 'rikombinazzjoni sesswali. Għalhekk, fil-Polonja fl-1989 u fi Franza fl-1990, razez omozigoti għall-glukożju-6-
fosfat isomerase (GPI 90/90). Peress li qabel kien hemm biss 10/90 eterożigoti għal 100 snin, l-omożożità hija attribwita għal rikombinazzjoni sesswali (Sujkowski et al., 1994). Fil-Kolombja (l-Istati Uniti), iżolati li jikkombinaw A2 ma ’GPI 100/110 u A1 ma’ GPI 100/100 huma komuni, madankollu, fl-aħħar ta ’l-istaġun 1994 (16 ta’ Awwissu u 9 ta ’Settembru), razez b’ġenotipi rikombinanti (A1 GPI 100/110 u A2 GPI 100/100) (Miller et al., 1997).
4) F'xi popolazzjonijiet mill-Polonja (Sujkowski et al., 1994) u l-Kawkasu tat-Tramuntana (Amatkhanova et al., 2004), id-distribuzzjoni tal-loci tad-DNA tal-marki tas-swaba 'u l-loci tal-proteini allozyme tikkorrispondi mad-distribuzzjoni Hardy-Weinberg, li tindika
dwar is-sehem għoli tal-kontribuzzjoni tar-rikombinazzjoni sesswali għall-varjabilità tal-popolazzjonijiet. F’reġjuni oħra tar-Russja, ma nstabet l-ebda korrispondenza mad-distribuzzjoni ta ’Hardy-Weinberg fil-popolazzjonijiet, iżda l-preżenza ta’ żbilanċ tal-konnessjoni ntweriet, li tindika l-predominanza tar-riproduzzjoni klonali (Elansky et al., 1999).
5) Id-diversità ġenetika (GST) bejn razez b’tipi differenti ta ’tgħammir (A1 u A2) kienet inqas minn bejn popolazzjonijiet differenti (Sujkowski et al., 1994), li indirettament tindika taħlitiet sesswali.
Fl-istess ħin, il-kontribuzzjoni tar-rikombinazzjoni sesswali għad-diversità tal-popolazzjoni ma tistax tkun għolja ħafna. Din il-kontribuzzjoni ġiet ikkalkulata għall-popolazzjonijiet tar-reġjun ta 'Moska (Elansky et al., 1999). Skond il-kalkoli ta 'Lewontin (1979), "rikombinazzjoni, li tista' tipproduċi varjanti ġodda minn żewġ loci bi frekwenza li ma taqbiżx il-prodott ta 'l-eterożigożitajiet tagħhom, issir effettiva biss jekk il-valuri ta' eterożikożità għaż-żewġ alleli huma diġà għoljin."
Bil-proporzjon taż-żewġ tipi ta 'tqabbil, li huwa tipiku għar-reġjun ta' Moska, ugwali għal 4: 1, il-frekwenza ta 'rikombinazzjoni tkun 0,25. Il-probabbiltà li razez maqsuma jkunu eterożigoti għal tnejn mit-tliet loci iżoġoti studjati fil-popolazzjonijiet studjati kienet 0,01 (2 razez minn 177). Għalhekk, il-probabbiltà ta 'okkorrenza ta' eterożigoti doppji bħala riżultat ta 'rikombinazzjoni m'għandhiex taqbeż il-prodott tagħhom immultiplikat bil-probabbiltà ta' qsim (0,25x0,02x0,02) = 10-4, i.e. rikombinanti sesswali ġeneralment ma jaqgħux fil-kampjun studjat ta 'razez. Dawn il-kalkoli saru għal popolazzjonijiet mir-reġjun ta 'Moska, li huma kkaratterizzati minn varjabilità relattivament għolja. F'popolazzjonijiet monomorfi bħal dawk Siberjani, il-proċess sesswali, anke jekk iseħħ f'popolazzjonijiet individwali, ma jistax jinfluwenza d-diversità ġenetika tagħhom.
Barra minn hekk, P. infestans huwa kkaratterizzat minn allinjament ħażin frekwenti tal-kromożomi fil-mejożi, li jwassal għal aneuploidy (Carter et al., 1999). Ksur bħal dan inaqqas il-fertilità tal-ibridi.
Rikombinazzjoni parassesswali, konverżjoni tal-ġeni mitotiku
F’esperimenti dwar il-fużjoni ta ’razez ta’ P. infestans b’mutazzjonijiet ta ’reżistenza għal inibituri differenti tat-tkabbir, instabet il-ħruġ ta’ misolati reżistenti għaż-żewġ inibituri (Shattock u Shaw, 1975; Dyakov, Kuzovnikova, 1974; Kulish, Dyakov,
1979). Razez reżistenti għal żewġ inibituri tat-tkabbir qamu bħala riżultat ta 'eterokarjotizzazzjoni tal-miċelju, u f'dan il-każ inqasmu waqt ir-riproduzzjoni minn żoospori mononukleari (Judelson, Ge Yang, 1998), jew ma qasmux f'nies monozoosporużi, minħabba li kellhom nukleu tetraplojdi (peress li l-iżolati inizjali huma diplojdi) , 1979). Diploids eterożigoti segregati bi frekwenza baxxa ħafna minħabba haploidization, nondisjunction tal-kromożomi, u cross mitotiku (Poedinok et al., 1982). Il-frekwenza ta 'dawn il-proċessi tista' tiżdied bl-għajnuna ta 'ċerti azzjonijiet fuq diploids eterożigoti (pereżempju, irradjazzjoni UV ta' spori li jiġġerminaw).
Għalkemm il-formazzjoni ta ’ibridi veġetattivi b’reżistenza doppja sseħħ mhux biss in vitro, iżda wkoll f’tuberi tal-patata infettati b’taħlita ta’ mutanti (Kulish et al., 1978), huwa pjuttost diffiċli li jiġi vvalutat ir-rwol ta ’rikombinazzjoni parassesswali fil-ġenerazzjoni ta’ ġenotipi ġodda fil-popolazzjonijiet. Il-frekwenza tal-formazzjoni tas-segreganti minħabba l-aplojdizzazzjoni, l-ebda disunzjoni tal-kromożomi u l-qsim mitotiku mingħajr effetti speċjali hija negliġibbli (inqas minn 10-3).
It-tfaċċar ta 'segreganti omożigoti ta' razez eterożigoti jista 'jkun ibbażat kemm fuq qsim mitotiku kif ukoll fuq konverżjoni tal-ġene mitotika, li f'P. Sojae sseħħ bi frekwenza ta' 3 x 10-2 sa 5 x 10-5 għal kull locus, skond ir-razza (Chamnanpunt et al. , 2001).
Għalkemm il-frekwenza ta 'okkorrenza ta' eterokaryons u diploids eterożigoti rriżultaw li kienu għoljin b'mod mhux mistenni (li laħqu għexieren ta 'fil-mija), dan il-proċess iseħħ biss meta kulturi mutanti miksuba mill-istess razza jiġu kkombinati. Meta tuża razez differenti iżolati min-natura, l-eterokariotizzazzjoni ma sseħħx (jew isseħħ bi frekwenza baxxa ħafna) minħabba l-preżenza ta 'inkompatibilità veġetattiva (Poedinok u Dyakov, 1981; Anikina et al., 1997b; Cherepennikova-Anikina et al., 2002). Konsegwentement, ir-rwol ta 'rikombinazzjoni parassesswali jista' jitnaqqas biss għal rikombinazzjoni intraclonal f'nukleu eterożigoti u t-transizzjoni ta 'ġeni individwali għal stat omożigotiku mingħajr proċess sesswali. Dan il-proċess jista 'jkun ta' sinifikat epidemjoloġiku fi razez b'mutazzjonijiet ta 'reżistenza funġiċida reċessivi jew semi-dominanti. It-tranżizzjoni tagħha għal stat omozigot minħabba l-proċess parassesswali se żżid ir-reżistenza tat-trasportatur tal-mutazzjoni (Dolgova, Dyakov, 1986).
Introgressjoni tal-ġeni
L-ispeċi eterotalliċi Phytophthora huma kapaċi li jitrabtu mal-formazzjoni ta 'oospori ibridi (ara Vorob'eva u Gridnev, 1983; Sansome et al., 1991; Veld et al., 1998). L-ibridu naturali taż-żewġ speċi ta 'Phytophthora kien tant aggressiv li qatel eluf ta' alġi fir-Renju Unit (Brasier et al., 1999). P. infestans jista 'jseħħ ma' speċi oħra tal-ġeneru (P. erythroseptica, P. nicotianae, P. Cactorum, eċċ.) Fuq pjanti ospitanti komuni u fil-ħamrija, iżda hemm ftit informazzjoni fil-letteratura dwar il-possibbiltà ta 'ibridi interspeċifiċi. Taħt kondizzjonijiet tal-laboratorju, inkisbu ibridi bejn P. infestans u P. Mirabilis (Goodwin u Fry, 1994).
Tabella 9. Il-proporzjon ta 'razez ta' P. infestans b'tip ta 'tgħammir A2 f'pajjiżi differenti tad-dinja fil-perjodu mill-1990 sal-2000 (skond id-data ta' sorsi ta 'letteratura miftuħa u siti www.euroblight.net, www.eucablight.org)
Pajjiż | 1990 | 1991 | 1992 | 1993 | 1994 | 1995 | 1996 | 1997 | 1998 | 1999 | 2000 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Belarus | 33 (12) | 34 (29) | |||||||||
Il-Belġju | 15 (49 *) | 6 (66) | 20 (86) | ||||||||
Ekwador | 0 (13) | 0 (12) | 0 (19) | 0 (21) | 12 (41) | 25 (39) | 15 (75) | 22 (73) | 25 (68) | 0 (35) | |
Estonja | 8 (12) | ||||||||||
Ingilterra | 4 (26) | 3 (630) | 9 (336) | ||||||||
Finlandja | 0 (15) | 19 (117) | 12 (16) | 21 (447) | 6 (509) | 9 (432) | 43 (550) | ||||
Franza | 0 (35) | 0 (56) | 0 (83) | 0 (67) | 0 (86) | 2 (135) | 7 (156) | 6 (123) | 0 (73) | 0 (285) | 0 (135) |
Ungerija | 72 (32) | ||||||||||
L-Irlanda | 4 (145) | ||||||||||
Tramuntana. L-Irlanda | 10 (41) | 9 (58) | 1 (106) | 0 (185) | 0 (18) | 0 (56) | 0 (35) | 0 (26) | |||
Olanda | 7 (41) | 5 (276) | 24 (377) | 44 (353) | 23 (185) | ||||||
Norveġja | 25 (446) | 28 (156) | 8 (39) | 18 (257) | 38 (197) | ||||||
Peru | 0 (34, 1984 -86) | 0 (287, 1997-98) | 0 (112) | 0 (66) | |||||||
Il-Polonja | 19 (180) | 21 (142) | 33 (256) | 26 (149) | 35 (70) | ||||||
Iskozja | 25 (147) | 11 (163) | 22 (189) | 5 (22) | |||||||
Isvezja | 25 (263) | 62 (258) | 49 (163) | ||||||||
Wales | 0 (16) | 7 (97) | 0 (48) | 0 (25) | |||||||
Il-Korea | 36 (42) | 10 (130) | 15 (98) | ||||||||
Ċina | 20 (142, 1995-98) | 0 (6) | 0 (8) | 0 (35) | |||||||
Kolombja | 0 (40, 1994-2000) | ||||||||||
Urugwaj | 100 (25, 1998-99) | ||||||||||
Marokk | 60 (108, 1997-2000) | 52 (25) | 42 (40) | ||||||||
Сербия | 76 (37) | ||||||||||
Messiku (Toluca) | 28 (292, 1988-89) | 50 (389, 1997-98) |
Tabella 10. Il-proporzjon ta 'razez ta' P. infestans b'tip ta 'tgħammir A2 f'pajjiżi differenti tad-dinja fil-perjodu mill-2000 sal-2011
Pajjiż | 2001 | 2002 | 2003 | 2004 | 2005 | 2006 | 2007 | 2008 | 2009 | 2010 | 2011 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Awstrija | 65 (83) | ||||||||||
Belarus | 42 (78) | ||||||||||
Il-Belġju | 20 (102 *) | 4 (32) | 50 (14) | 25 (16) | 62 (13) | 54 (26) | 70 (54) | 30 (23) | 29 (35) | 62 (71) | 45 (49) |
Isvizzera | 89 (19) | ||||||||||
Чехия | 35 (31) | 54 (64) | 38 (174) | 12 (80) | |||||||
Il-Ġermanja | 95 (53) | ||||||||||
Danimarka | 48 (52) | ||||||||||
Ekwador | 5 (178) | 6 (108) | 9 (121) | 18 (94) | 2 (44) | 0 (66) | 5 (47) | ||||
Estonja | 54 (25) | 0 (24) | 33 (62) | 45 (140) | 25 (100) | 12 (103) | |||||
Ingilterra | 4 (47) | 10 (96) | 31 (55) | 55 (790) | 68 (862) | 70 (552) | 68 (299) | ||||
Finlandja | 47 (162) | 12 (218) | 42 | ||||||||
Franza | 0 (186) | 4 (108) | 8 (61) | 22 (103) | 33 (303) | 65 (378) | 74 (331) | 75 (125) | 75 (12) | ||
Ungerija | 48 (27) | 48 (90) | 9 | 7 | |||||||
Tramuntana. L-Irlanda | 0 (38) | 0 (58) | 0 (40) | 0 (24) | 5 (54) | 0 (18) | 27 (578) | 45 (239) | 36 (213) | 82 (60) | 10 (80) |
Olanda | 66 (24) | 93 (15) | 91 (11) | ||||||||
Norveġja | 39 (328) | 3 (115) | 12 (19) | ||||||||
Peru | 0 (36) | ||||||||||
Il-Polonja | 25 (46) | 10 (30) | 85 (20) | 38 (44) | 75 (66) | 55 (56) | 65 (35) | 72 (81) | 85 (21) | ||
Iskozja | 3 (213) | 2 (474) | 24 (135) | 86 (337) | 88 (386) | 74 (172) | |||||
Isvezja | 60 (277) | 39 (87) | |||||||||
Slovakkja | 0 (36) | 14 (26) | 62 (26) | 0 (26) | |||||||
Wales | 25 (12) | 68 (106) | 80 (88) | 92 (143) | 75 (45) | ||||||
Il-Korea | 46 (26) | ||||||||||
Brażil | 0 (49) | 0 (30) | |||||||||
Ċina | 10 (30) | 0 (6) | 0 (6) | ||||||||
Vjetnam | 0 (294, 2003-04) | ||||||||||
Uganda | 0 (8) |
Dinamika tal-kompożizzjoni ġenotipika tal-popolazzjonijiet
Bidliet fil-kompożizzjoni ġenotipika tal-popolazzjonijiet ta ’P. infestans jistgħu jseħħu taħt l-influwenza tal-migrazzjoni ta’ kloni ġodda minn reġjuni oħra, prattiki agrikoli (bidla ta ’varjetajiet, applikazzjoni ta’ funġiċidi), u kundizzjonijiet tat-temp. L-influwenzi esterni jaffettwaw b'mod differenti l-kloni fi stadji differenti taċ-ċiklu tal-ħajja; għalhekk, il-popolazzjonijiet kull sena jesperjenzaw bidliet ċikliċi fil-frekwenzi tal-ġeni suġġetti għall-għażla, minħabba bidla fir-rwol dominanti tat-tifrix tal-ġeni u l-għażla.
Influwenza tal-varjetà
Varjetajiet ġodda b'ġeni effettivi għal reżistenza vertikali (ġeni R) huma fattur selettiv qawwi, li jagħżlu kloni b'ġeni ta 'virulenza komplementari fil-popolazzjonijiet ta' P. infestans. Fin-nuqqas ta 'reżistenza mhux speċifika fil-varjetà tal-patata, li tinibixxi t-tkabbir tal-popolazzjoni ta' patoġeni, il-proċess ta 'sostituzzjoni tal-kloni dominanti fil-popolazzjoni jseħħ malajr ħafna. Għalhekk, wara t-tixrid fir-reġjun ta 'Moska tal-varjetà Domodedovsky, li għandha l-ġene tar-reżistenza R3, il-frekwenza tal-kloni virulenti għal din il-varjetà żdiedet minn 0,2 għal 0,82 f'sena waħda (Dyakov u Derevjagina, 2000).
Madankollu, il-bidla fil-frekwenzi tal-ġeni tal-virulenza (patotipi) fil-popolazzjonijiet isseħħ mhux biss taħt l-influwenza tal-varjetajiet tal-patata kkultivata. Pereżempju, fil-Belarussja sal-1977, iddominaw kloni b'ġeni ta 'virulenza 1 u 4, li kienet ikkawżata mill-kultivazzjoni ta' varjetajiet ta 'patata b'ġeni ta' reżistenza R1 u R4 (Dorozhkin, Belskaya, 1979). Madankollu, fl-aħħar tas-snin 70 tas-seklu XX, il-kloni dehru b'ġeni ta 'virulenza differenti u l-kombinazzjonijiet tagħhom, u l-ġeni ta' reżistenza komplementari qatt ma ntużaw fit-tgħammir tal-patata (ġeni ta 'virulenza żejda) (Ivanyuk et al., 2002). Ir-raġuni għad-dehra ta 'kloni bħal dawn, apparentement, hija dovuta għall-migrazzjoni lejn l-Ewropa ta' materjal infettiv mill-Messiku bit-tuberi tal-patata. Fid-dar, dawn il-kloni żviluppaw mhux biss fuq patata kkultivata, iżda wkoll fuq speċi selvaġġi li jġorru varjetà ta 'ġeni ta' reżistenza; għalhekk, il-kombinazzjoni ta 'bosta ġeni ta' virulenza fil-ġenoma kienet meħtieġa għas-sopravivenza f'dawk il-kundizzjonijiet.
Fir-rigward ta ’varjetajiet b’reżistenza mhux speċifika, huma, billi jnaqqsu r-rata ta’ riproduzzjoni tal-patoġen, iddewmu l-evoluzzjoni tal-popolazzjonijiet tiegħu, li, kif diġà ssemma, hija funzjoni tan-numru. Peress li l-aggressività hija poliġenika, kloni li fihom numru akbar ta 'ġeni għal "aggressività" jakkumulaw iktar ma jkun għoli d-daqs tal-popolazzjoni. Għalhekk, razez aggressivi ħafna mhumiex prodott ta 'adattament għal varjetajiet ikkultivati b'reżistenza mhux speċifika, iżda, għall-kuntrarju, huma aktar probabbli li jinstabu fit-tħawwil ta' varjetajiet suxxettibbli ħafna li huma akkumulaturi tal-ispori tal-parassiti.
Għalhekk, fir-Russja, l-iktar popolazzjonijiet aggressivi ta 'P. Infestans instabu fiż-żoni ta' epifitiċi annwali (popolazzjonijiet minn reġjuni ta 'Sakhalin, Leningrad, u Bryansk). L-aggressività ta 'dawn il-popolazzjonijiet irriżultat li kienet ogħla minn dik Messikana (Filippov et al., 2004).
Barra minn hekk, inqas oospori huma ffurmati fil-weraq ta 'varjetajiet reżistenti milli f'dawk suxxettibbli (Hanson u Shattock, 1998), jiġifieri, ir-reżistenza mhux speċifika tal-varjetà tnaqqas ukoll l-abbiltajiet ta' rikombinazzjoni tal-parassita u l-possibbiltà ta 'metodi alternattivi ta' xitwa.
Influwenza tal-fungiċidi
Funġiċidi mhux biss inaqqsu n-numru ta ’fungi fitopatoġeniċi, i.e. jaffettwaw il-karatteristiċi kwantitattivi tal-popolazzjonijiet tagħhom, iżda jistgħu wkoll ibiddlu l-frekwenzi tal-ġenotipi individwali, i.e. jinfluwenzaw il-kompożizzjoni kwalitattiva tal-popolazzjonijiet. Fost l-iktar indikaturi importanti tal-popolazzjonijiet li jinbidlu taħt l-influwenza tal-funġiċidi hemm dawn li ġejjin: bidliet fir-reżistenza għall-funġiċidi, bidliet fl-aggressività u l-virulenza, u bidliet fis-sistemi tat-tgħammir.
Influwenza tal-funġiċidi fuq ir-reżistenza u l-aggressività tal-popolazzjonijiet
Il-grad ta 'din l-influwenza huwa ddeterminat, l-ewwelnett, mit-tip ta' funġiċida użata, li tista 'tinqasam kondizzjonalment f'polisit, oligosit u monosit.
Tal-ewwel jinkludi l-biċċa l-kbira tal-funġiċidi tal-kuntatt. Ir-reżistenza għalihom (jekk possibbli) hija kkontrollata minn numru kbir ta 'ġeni espressivi b'mod dgħajjef ħafna. Dawn il-proprjetajiet jiddeterminaw in-nuqqas ta 'bidliet viżibbli fir-reżistenza tal-popolazzjoni wara t-trattament bil-funġiċidi (għalkemm f'xi esperimenti, inkisbet xi żieda fir-reżistenza). Il-popolazzjoni fungali ppreservata wara l-bexx bil-funġiċidi ta 'kuntatt tikkonsisti f'żewġ gruppi ta' razez:
1) Razez ippreservati f'żoni ta 'pjanti mhux trattati bid-droga. Peress li ma kien hemm l-ebda kuntatt mal-funġiċida, l-aggressività u r-reżistenza ta 'dawn ir-razez ma tinbidilx.
2) Razez f'kuntatt mal-funġiċida, li l-konċentrazzjoni tagħhom fil-punti ta 'kuntatt kienet inqas minn letali. Kif imsemmi hawn fuq, ir-reżistenza ta 'din il-parti tal-popolazzjoni wkoll ma tinbidilx, madankollu, minħabba l-effett ta' ħsara parzjali tal-funġiċida anke f'konċentrazzjoni subletali fuq il-metaboliżmu taċ-ċellula fungali, l-idoneità ġenerali u l-komponent parassitiku tagħha, l-aggressività, tonqos (Derevyagina u Dyakov, 1990).
Għalhekk, anke parti mill-popolazzjoni li ma mietitx, esposta għall-kuntatt mal-funġiċida, għandha aggressività dgħajfa u ma tistax tkun sors ta 'epifitiċi. Għalhekk, trattament bir-reqqa li jnaqqas il-frekwenza tal-proporzjon tal-popolazzjoni li ma tkunx f'kuntatt mal-funġiċida hija kundizzjoni għas-suċċess tal-miżuri protettivi. Ir-reżistenza għall-funġiċidi oligositi hija kkontrollata minn bosta ġeni addittivi.
Mutazzjoni ta 'kull ġene twassal għal xi żieda fir-reżistenza, u l-grad ġenerali ta' reżistenza huwa dovut għaż-żieda ta 'mutazzjonijiet bħal dawn. Għalhekk, iż-żieda fir-reżistenza sseħħ gradwalment. Eżempju ta 'żieda gradwali fir-reżistenza huma mutazzjonijiet fir-reżistenza għall-funġiċida dimethomorph, li tintuża ħafna biex tipproteġi l-patata mit-tnixxija tardiva. Ir-reżistenza Dimethomorph hija poliġenika u addittiva. Mutazzjoni f'pass wieħed iżżid kemmxejn ir-reżistenza.
Kull mutazzjoni sussegwenti tnaqqas id-daqs fil-mira u, konsegwentement, il-frekwenza ta 'mutazzjonijiet sussegwenti (Bagirova et al., 2001). Iż-żieda fir-reżistenza medja tal-popolazzjoni wara trattamenti ripetuti bi funġiċida oligosite sseħħ gradwalment u gradwalment. Il-veloċità ta 'dan il-proċess hija ddeterminata minn mill-inqas tliet fatturi: il-frekwenza tal-mutazzjoni tal-ġeni tar-reżistenza, il-koeffiċjent tar-reżistenza (il-proporzjon tad-doża letali ta' razza reżistenti f'relazzjoni ma 'waħda sensittiva) u l-effett tal-mutazzjonijiet fil-ġeni tar-reżistenza fuq il-kundizzjoni tajba.
Il-frekwenza ta 'okkorrenza ta' kull mutazzjoni sussegwenti hija inqas minn dik ta 'qabel; għalhekk, il-proċess għandu karattru ta' damping (Bagirova et al., 2001). Madankollu, jekk proċessi ta 'rikombinazzjoni (sesswali jew parassesswali) iseħħu fil-popolazzjoni, allura huwa possibbli li tgħaqqad mutazzjonijiet differenti tal-ġenituri fi razza ibrida u taċċellera l-proċess. Għalhekk, il-popolazzjonijiet tal-panmix jakkwistaw reżistenza aktar malajr minn dawk agamiċi, u f'din tal-aħħar, il-popolazzjonijiet li m'għandhomx ostakli ta 'inkompatibbiltà veġetattiva aktar malajr mill-popolazzjonijiet diviżi minn barrieri bħal dawn. F'dan ir-rigward, il-preżenza ta 'razez f'popolazzjonijiet li huma differenti fit-tipi ta' tgħammir taċċellera l-proċess li takkwista reżistenza għal funġiċidi oligositi.
It-tieni u t-tielet fatturi ma jikkontribwixxux għall-akkumulazzjoni rapida ta 'razez reżistenti għal dimethomorph fil-popolazzjonijiet. Kull mutazzjoni sussegwenti bejn wieħed u ieħor tirdoppja r-reżistenza, li hija insinifikanti, u fl-istess ħin tnaqqas kemm ir-rata tat-tkabbir f'ambjent artifiċjali kif ukoll l-aggressività (Bagirova et al., 2001; Stem, Kirk, 2004). Forsi huwa għalhekk li prattikament m'hemmx razez reżistenti fost razez naturali ta 'P. infestans, anke dawk miġbura minn tħawwil tal-patata trattat bid-dimethomorph.
Popolazzjoni ttrattata b’fungiċida oligosite tkun tikkonsisti wkoll f’żewġ gruppi ta ’razez: dawk li ma kinux f’kuntatt mal-funġiċida, u għalhekk ma bidlux il-karatteristiċi oriġinali (jekk jinstabu razez reżistenti fost dan il-grupp, ma jiġux akkumulati minħabba l-aggressività u l-kompetittività ogħla ta’ razez sensittivi) u razez f'kuntatt ma 'konċentrazzjonijiet subletali tal-funġiċida. Huwa fost dawn tal-aħħar li l-akkumulazzjoni ta 'razez reżistenti hija possibbli, għaliex hawn għandhom vantaġġi fuq dawk sensittivi.
Għalhekk, meta tuża funġiċidi oligositi, mhux daqshekk trattament bir-reqqa li huwa importanti bħala konċentrazzjoni għolja tal-mediċina, diversi drabi ogħla mid-doża letali, minħabba li b'mutaġenesi pass pass, ir-reżistenza inizjali ta 'razez mutati hija baxxa.
Fl-aħħarnett, mutazzjonijiet fir-reżistenza għall-funġiċidi monositi huma espressivi ħafna, jiġifieri, mutazzjoni waħda tista 'tirrapporta livell għoli ta' reżistenza sa telf sħiħ ta 'sensittività. Għalhekk, iż-żieda fir-reżistenza tal-popolazzjonijiet isseħħ malajr ħafna.
Eżempju ta 'funġiċidi bħal dawn huma l-fenilamidi, inkluż l-iktar funġiċida komuni, il-metalaxyl. Mutazzjonijiet ta 'reżistenza għaliha jseħħu bi frekwenza għolja, u l-grad ta' reżistenza f'mutanti huwa għoli ħafna - jaqbeż ir-razza sensittiva b'fattur ta 'elf jew aktar (Derevyagina et al., 1993). Għalkemm ir-rata tat-tkabbir u l-aggressività ta ’mutanti reżistenti tonqos fl-isfond tal-mewt ta’ razez suxxettibbli minn funġiċida sistemika, in-numru tal-popolazzjoni reżistenti qed jikber malajr u l-aggressività tagħha qed tiżdied b’mod parallel. Għalhekk, wara bosta snin bl-użu tal-funġiċida, l-aggressività ta 'razez reżistenti tista' mhux biss tkun daqs l-aggressività ta 'dawk sensittivi, iżda wkoll tissuperaha (Derevyagina, Dyakov, 1992).
Impatt fuq ir-rikombinazzjoni sesswali
Peress li l-okkorrenza frekwenti tat-tip ta 'tgħammir A2 fil-popolazzjonijiet ta' P. infestans ikkoinċidiet ma 'l-użu intensiv ta' metalaxyl kontra t-tnixxija tard, kien preżunt li metalaxyl jinduċi konverżjoni tat-tip ta 'tgħammir. Fi P. parasitica, konverżjoni bħal din taħt l-azzjoni ta 'Chloroneb u metalaxyl ġiet ippruvata b'mod sperimentali (Ko, 1994). Passaġġ wieħed fuq medju b'konċentrazzjoni baxxa ta 'metalaxyl wassal għall-emerġenza ta' iżolati omotalliċi minn razza ta 'P. infestans sensittivi għal metalaxyl bit-tgħammir tat-tip A1 (Savenkova u Cherepnikova-Anikina, 2002). Matul il-passaġġi sussegwenti fuq medja b'konċentrazzjoni ogħla ta 'metalaxyl, ma nstabx iżolat wieħed tat-tip ta' tqabbil A2, madankollu, ħafna mill-iżolati, meta qasmu ma 'iżolati A2, minflok oospori, iffurmaw akkumulazzjonijiet ta' miċelju ikrah u kienu sterili. Passaġġi ta 'razza reżistenti li għandhom it-tip ta' tgħammir A2 fuq medja b'konċentrazzjoni għolja ta 'metalaxyl ippermettewlna nindividwaw tliet forom ta' bidliet fit-tip ta 'tgħammir: 1) sterilità sħiħa meta msallab b'iżolati A1 u A2; 2) omotalliżmu (il-formazzjoni ta 'oospori fil-monokultura); 3) konverżjoni tat-tip ta 'tgħammir A2 għal A1. Għalhekk, il-metalaxyl jista 'jikkawża bidliet fit-tipi ta' tgħammir fil-popolazzjonijiet ta 'P. infestans u, konsegwentement, l-okkorrenza ta' rikombinazzjoni sesswali fihom.
Effetti fuq rikombinazzjoni veġetattiva
Xi ġeni ta 'reżistenza għall-antibijotiċi żiedu l-frekwenza ta' eterokariotizzazzjoni ta 'l-iphal u diploidizzazzjoni nukleari (Poedinok u Dyakov, 1981). Kif innutat qabel, l-eterokariotizzazzjoni ta 'l-ifi waqt il-fużjoni ta' razez differenti ta 'P. infestans isseħħ rarament minħabba l-fenomenu ta' inkompatibilità veġetattiva f'dan il-fungus. Madankollu, ġeni għar-reżistenza għal xi antibijotiċi jista 'jkollhom effetti sekondarji, espressi biex tingħeleb inkompatibilità veġetattiva. Din il-proprjetà kienet fil-pussess tal-ġene tar-reżistenza għall-istreptomiċina mutant 1S-1. Il-preżenza ta 'dawn il-mutanti fil-popolazzjonijiet tal-kamp ta' phytophthora tista 'żżid il-fluss ta' ġeni bejn razez u taċċellera l-adattament tal-popolazzjoni kollha għal varjetajiet jew funġiċidi ġodda.
Ċerti fungiċidi u antibijotiċi jistgħu jinfluwenzaw il-frekwenza ta 'rikombinazzjoni mitotika, li tista' wkoll tbiddel il-frekwenzi tal-ġenotip fil-popolazzjonijiet. Il-fungiċida benomyl użata ħafna tintrabat ma 'beta-tubulin, proteina li minnha huma mibnija mikrotubuli taċ-ċitoskeletru, u b'hekk tfixkel il-proċessi ta' separazzjoni tal-kromożomi fl-anafasi tal-mitosi, u żżid il-frekwenza ta 'rikombinazzjoni mitotika (Hastie, 1970).
Il-funġiċida para-fluorophenylalanine, użata biex tikkura l-marda Olandiża fl-elms, għandha l-istess proprjetà. Il-para-fluorofenilalanina żiedet il-frekwenza ta ’rikombinazzjoni f’diplojdi eterożigoti P. infestans (Poedinok et al., 1982).
Bidliet ċikliċi fil-kompożizzjoni ġenotipika ta 'popolazzjonijiet fiċ-ċiklu tal-ħajja ta' P. infestans
Iċ-ċiklu ta 'żvilupp klassiku ta' P. infestans fiż-żona moderata jikkonsisti f'4 fażijiet.
1) Il-fażi tat-tkabbir esponenzjali tal-popolazzjoni (fażi poliċiklika) b'ġenerazzjonijiet qosra. Din il-fażi ġeneralment tibda f'Lulju u ddum 1,5-2 xhur.
2) Il-fażi tat-twaqqif tat-tkabbir tal-popolazzjoni minħabba tnaqqis qawwi fil-proporzjon ta 'tessut mhux affettwat jew il-bidu ta' kundizzjonijiet tat-temp mhux favorevoli. Din il-fażi fl-irziezet li jwettqu t-tneħħija bikrija tal-weraq qabel il-ħsad taqa 'miċ-ċiklu annwali.
3) Il-fażi tax-xitwa fit-tuberi, akkumpanjata minn tnaqqis sinifikanti fid-daqs tal-popolazzjoni minħabba infezzjoni aċċidentali ta 'tuberi, żvilupp bil-mod ta' infezzjoni fihom, in-nuqqas ta 'infezzjoni mill-ġdid ta' tuberi, taħsir u qtil ta 'tuberi affettwati taħt kondizzjonijiet ta' ħażna normali.
4) Il-fażi ta 'żvilupp bil-mod fil-ħamrija u fuq nebbieta (fażi monoċiklika), li fiha t-tul tal-ġenerazzjoni jista' jilħaq xahar jew aktar (tard f'Mejju - bidu ta 'Lulju). Normalment f'dan iż-żmien, il-weraq morda huma diffiċli biex jinstabu, anke b'osservazzjonijiet speċjali.
Fażi tat-tkabbir esponenzjali tal-popolazzjoni (fażi poliċiklika)
Bosta osservazzjonijiet (Pshedetskaya, Kozubova, 1969; Borisenok, 1969; Osh, 1969; Dyakov, Suprun, 1984; Rybakova, Dyakov, 1990) urew li fil-bidu tal-epifitotip, jippredominaw kloni virulenti baxxi u kemmxejn aggressivi, li sussegwentement huma sostitwiti minn oħrajn aktar virulenti u aggressivi. ir-rata tat-tkabbir tal-aggressività tal-popolazzjoni hija l-ogħla, inqas tkun reżistenti l-varjetà tal-pjanta ospitanti.
Hekk kif il-popolazzjoni tikber, il-konċentrazzjoni taż-żewġ ġeni importanti selettivament introdotti f'varjetajiet kummerċjali (R1-R4) u selettivament newtrali (R5-R11) tiżdied. Allura, fil-popolazzjonijiet ħdejn Moska fl-1993, il-virulenza medja mill-aħħar ta 'Lulju sa nofs Awissu żdiedet minn 8,2 għal 9,4, u l-akbar żieda kienet osservata għall-ġene ta' virulenza selettiv newtrali R5 (minn 31 sa 86% tal-kloni virulenti) (Smirnov, 1996 ).
Tnaqqis fir-rata ta 'tkabbir ta' popolazzjoni huwa akkumpanjat minn tnaqqis fl-attività parassita tal-popolazzjoni. Għalhekk, fis-snin depressivi, kemm in-numru totali ta 'tiġrijiet kif ukoll il-proporzjon ta' tiġrijiet virulenti ħafna huma inqas minn dawk epifitiċi (Borisenok, 1969). Jekk fl-eqqel tat-temp epifitotiku l-kundizzjonijiet tat-temp jinbidlu għal mhux favorevoli għat-tnixxija tard u l-infestazzjoni tal-patata tonqos, il-konċentrazzjoni ta 'kloni virulenti ħafna u aggressivi tonqos ukoll (Rybakova et al., 1987).
Iż-żieda fil-frekwenzi tal-ġeni li jaffettwaw il-virulenza u l-aggressività tal-popolazzjoni tista 'tkun dovuta għall-għażla ta' kloni aktar virulenti u aggressivi fil-popolazzjoni mħallta. Biex turi l-għażla, ġie żviluppat metodu għall-analiżi ta ’mutazzjonijiet newtrali, li ntuża b’suċċess f’popolazzjonijiet ta’ kemostat ta ’ħmira (Adams et al., 1985) u Fusarium graminearum (Wiebe et al., 1995).
Il-frekwenza ta ’mutanti reżistenti għal blasticidin S fil-popolazzjoni tal-qasam ta’ P. infestans naqset b’mod parallel mat-tkabbir fl-aggressività tal-popolazzjoni, li tindika bidla fil-kloni dominanti fil-proċess ta ’tkabbir tal-popolazzjoni (Rybakova et al., 1987).
Fażi tax-xitwa fit-tuberi
Matul ix-xitwa fit-tuberi tal-patata, il-virulenza u l-aggressività tar-razez ta 'P. infestans jonqsu, u t-tnaqqis fil-virulenza jseħħ aktar bil-mod mill-aggressività (Rybakova u Dyakov, 1990). Apparentement, taħt kundizzjonijiet li jwasslu għat-tkabbir mgħaġġel tad-daqs tal-popolazzjoni (għażla r), il-ġeni tal-virulenza "żejda" u l-aggressività għolja huma utli, għalhekk l-iżvilupp tal-epifitiċi huwa akkumpanjat bl-għażla tal-aktar kloni virulenti u aggressivi. Taħt kondizzjonijiet ta 'saturazzjoni ta' l-ambjent, meta mhux ir-rata ta 'riproduzzjoni, imma l-persistenza ta' eżistenza f'kundizzjonijiet sfavorevoli (għażla K) għandha rwol importanti, ġeni "żejda" ta 'virulenza u aggressività jnaqqsu l-kundizzjoni tajba, u kloni b'dawn il-ġeni huma l-ewwel li jispiċċaw, sabiex l-aggressività medja u il-virulenza tal-popolazzjoni qed tonqos.
Fażi ta 'veġetazzjoni fil-ħamrija
Din il-fażi hija l-aktar misterjuża fiċ-ċiklu tal-ħajja (Andrivon, 1995). L-eżistenza tagħha ġiet postulata purament b’mod spekulattiv - minħabba n-nuqqas ta ’informazzjoni dwar dak li jiġri mill-patoġen fuq perjodu twil (xi drabi iktar minn xahar) - mill-emerġenza ta’ nebbieta tal-patata sad-dehra tal-ewwel spots tal-marda fuqhom. Fuq il-bażi ta 'osservazzjonijiet u esperimenti, l-imġieba tal-fungus f'dan il-perjodu tal-ħajja ġiet rikostruwita (Hirst u Stedman, 1960; Boguslavskaya, Filippov, 1976).
L-isporulazzjoni tal-fungus tista 'tifforma fuq tuberi infettati fil-ħamrija. L-ispori li jirriżultaw jiġġerminaw bl-iffa, li jistgħu jivvertaw għal żmien twil fil-ħamrija. L-ispori primarji (iffurmati fuq tuberi) u sekondarji (fuq il-miċelju fil-ħamrija) jitilgħu fuq il-wiċċ tal-ħamrija permezz ta ’kurrenti kapillari, iżda jiksbu l-abbiltà li jinfettaw il-patata biss wara li l-weraq ta’ isfel tagħha jinżlu u jiġu f’kuntatt mal-wiċċ tal-ħamrija. Weraq bħal dawn (jiġifieri, l-ewwel tikek tal-marda jinstabu fuqhom) ma jiffurmawx immedjatament, iżda wara tkabbir u żvilupp fit-tul tal-uċuħ tal-patata.
Għalhekk, il-fażi tal-veġetazzjoni saprotrofika tista 'teżisti wkoll fiċ-ċiklu tal-ħajja ta' P. infestans. Jekk fil-fażi parassitika taċ-ċiklu tal-ħajja l-aggressività hija l-iktar komponent importanti tal-kundizzjoni tajba, allura fil-fażi saprotrofika l-għażla hija mmirata biex tnaqqas il-proprjetajiet parassitiċi, kif intwera sperimentalment għal xi fungi fitopatoġeniċi (ara Carson, 1993). Għalhekk, f'din il-fażi taċ-ċiklu, il-proprjetajiet aggressivi għandhom jintilfu bl-aktar mod intensiv. Iżda s'issa ma sar l-ebda esperiment dirett biex jikkonferma l-assunzjonijiet ta 'hawn fuq.
Bidliet staġjonali jaffettwaw mhux biss il-proprjetajiet patoġeniċi ta ’P. infestans, iżda wkoll ir-reżistenza għall-funġiċidi, li tikber fil-fażi poliċikliċi (waqt epifitiċi), u tonqos matul il-ħażna fix-xitwa (Derevyagina et al., 1991; Kadish u Cohen, 1992). Waqgħa partikolarment intensa fir-reżistenza għall-metalaxyl kienet osservata fil-perjodu bejn it-tħawwil tat-tuberi affettwati u d-dehra tal-ewwel tikek tal-marda fil-għalqa.
Speċjalizzazzjoni intra-speċifika u l-evoluzzjoni tagħha
P. infestans qed jikkawża epidemiji f'żewġ uċuħ kummerċjali importanti, patata u tadam. L-epifitiċi fuq il-patata bdew ftit wara li l-fungus daħal f'żoni ġodda. It-telfa tat-tadam ġiet innutata wkoll ftit wara d-dehra ta 'infezzjoni fuq il-patata, iżda epifitiċi fuq it-tadam ġew innutati biss mitt sena wara - f'nofs is-seklu XNUMX. Hawn dak li jiktbu Hallegli u Niederhauser dwar it-telfa tat-tadam fl-Istati Uniti
(1962): “Għal madwar 100 sena wara l-epifitotip sever tal-1845, ftit jew kważi l-ebda tentattiv ma sar biex jinkisbu varjetajiet reżistenti ta 'tadam. Għalkemm it-tnixxija tard ġiet irreġistrata għall-ewwel darba fuq it-tadam sa mill-1848, ma saritx l-oġġett ta 'attenzjoni serja ta' dawk li jrabbu fuq dan l-impjant sakemm faqqgħet qawwija l-marda fl-1946. Fit-territorju tar-Russja t-tadam tard ġie rreġistrat fis-seklu 60. “Għal żmien twil, ir-riċerkaturi ma tawx kas ta 'din il-marda, billi ma kkawżatx ħsara ekonomika sinifikanti. Iżda fis-snin 70 u 1979. L-epifitiċi tas-seklu XX tat-tnixxija tardiva fuq it-tadam huma osservati wkoll fl-Unjoni Sovjetika, l-aktar fir-reġjun tal-Volga t'Isfel, fl-Ukrajna, fil-Kawkasu tat-Tramuntana, fil-Moldova ... "(Balashova, XNUMX).
Minn dakinhar, it-tbajja 'tat-tadam bit-tbajja tard saret annwali, infirxet fit-territorju kollu tal-kultivazzjoni industrijali u domestika u tikkawża ħsara ekonomika enormi lil din il-wiċċ. X'ġara? Għaliex l-ewwel dehra tal-parassita fuq il-patata u l-leżjoni epifitotika ta 'dan l-uċuħ seħħew kważi simultanjament, u għaliex dam seklu biex l-epifitotiku jidher fuq it-tadam? Dawn id-differenzi jappoġġjaw sors ta 'infezzjoni Messikan minflok sors ta' l-Amerika t'Isfel. Jekk l-ispeċi Phytophthora infestans iffurmat bħala parassita ta 'speċi Messikani li jġorru tuberi tal-ġeneru Solanum, allura wieħed jifhem għaliex patata kkultivata li tappartjeni għall-istess sezzjoni tal-ġeneru bħall-ispeċi Messikana kienet affettwata b'mod qawwi, iżda minħabba n-nuqqas ta' koevoluzzjoni mal-parassita, li ma żviluppatx mekkaniżmi ta 'reżistenza speċifika u mhux speċifika.
It-tadam jappartjeni għal sezzjoni differenti tal-ġeneru, it-tip ta 'skambju tiegħu għandu differenzi sinifikanti minn speċi tuberużi, għalhekk, minkejja l-fatt li t-tadam mhux barra l-ispeċjalizzazzjoni tal-ikel ta' P. infestans, l-intensità tat-telfa tiegħu ma kinitx biżżejjed għal telf ekonomiku serju.
It-tfaċċar ta 'epifiti fuq it-tadam huwa dovut għal bidliet ġenetiċi serji fil-parassita, li żiedu l-idoneità (patoġeniċità) tiegħu waqt il-parassitiżmu. Aħna nemmnu li l-forma l-ġdida speċjalizzata għall-parassitizzazzjoni tat-tadam hija r-razza T1 deskritta minn M. Gallegly, li taffettwa varjetajiet ta 'tadam taċ-ċirasa (Red Cherry, Ottawa), reżistenti għar-razza T0 mifruxa fuq il-patata (Gallegly, 1952). Apparentement, mutazzjoni (jew serje ta 'mutazzjonijiet) li bidlu t-tellieqa T0 fit-tellieqa T1 u wasslu għad-dehra ta' kloni adattati ħafna għat-telfa tat-tadam. Kif jiġri spiss, żieda fil-patoġeniċità għal ospitant wieħed kienet akkumpanjata minn tnaqqis fiha għal ieħor, jiġifieri, inħolqot speċjalizzazzjoni intra-speċifika inizjali, li għadha mhix kompluta - għall-patata (razza T0) u għat-tadam (razza T1).
X'inhi l-evidenza għal din is-suppożizzjoni?
- Okkorrenza fuq patata u tadam. Fuq il-weraq tat-tadam, tiddomina r-razza T1, filwaqt li fuq il-weraq tal-patata hija rari. Skond S.F. Bagirova u T.A. Oreshonkova (mhux ippubblikata) fir-reġjun ta 'Moska fl-1991-1992, l-okkorrenza tat-tiġrija T1 fit-taħwil tal-patata kienet 0%, u fit-taħwil tat-tadam - 100%; fl-1993-1995 - 33% u 90%, rispettivament; fl-2001 - 0% u 67%. Dejta simili nkisbet fl-Iżrael (Cohen, 2002). Esperimenti bl-infezzjoni ta 'tuberi tal-patata b'iżolati tar-razza T1 u taħlita ta' iżolati T0 u T1 urew li iżolati tar-razza T1 huma ppriservati ħażin fit-tuberi u huma sostitwiti b'iżolati tar-razza T0 (Dyakov et al., 1975; Rybakova, 1988).
2) Dinamika tar-razza T1 fit-taħwil tat-tadam. Infezzjoni primarja tal-weraq tat-tadam titwettaq minn iżolati tar-razza T0, li jiddominaw fl-analiżi tal-infezzjoni fl-ewwel tikek iffurmati fuq il-weraq. Dan jikkonferma l-iskema ġeneralment aċċettata tal-migrazzjoni tal-parassita: Il-massa ewlenija ta 'infezzjoni mill-patata hija magħmula mir-razza T0, madankollu, numru żgħir ta' kloni T1 ippreservati fil-patata, ladarba fuq it-tadam, ibiddlu r-razza T0 u jakkumulaw lejn l-aħħar tal-perjodu epifitotiku. Huwa possibbli wkoll li jkun hemm sors alternattiv ta 'infezzjoni tal-weraq tat-tadam bir-razza T1, li mhix qawwija daqs it-tuberi u l-weraq tal-patata, iżda kostanti. Għalhekk, dan is-sors għandu effett dgħajjef fuq l-istruttura ġenetika tal-popolazzjoni li tinfetta t-tadam, iżda sussegwentement tiddetermina l-akkumulazzjoni tar-razza T1 (Rybakova, 1988; Dyakov et al., 1994).
3) Aggressività għall-patata u t-tadam. Infezzjoni artifiċjali tat-tadam u l-weraq tal-patata b'iżolati tar-razez T0 u T1 urew li tal-ewwel huma aktar aggressivi għall-patata milli għat-tadam, u tal-aħħar huma aktar aggressivi għat-tadam milli għall-patata. Dawn id-differenzi huma murija fl-ispostament ta 'iżolati ta' razza mhux "proprja" minn popolazzjoni mħallta waqt passaġġi fuq weraq f'serra (Dyakov et al., 1975) u fi plottijiet ta 'l-għelieqi (Leberton et al., 1999); differenzi fit-tagħbija minima infettiva, il-perjodu ta 'latency, id-daqs ta' spots infettivi u produzzjoni ta 'spori (Rybakova, 1988; Dyakov et al., 1994; Legard et al., 1995; Forbes et al., 1997; Oyarzun et al., 1998; Leberton et. al., 1999; Vega-Sanchez et al., 2000; Knapova, Gisi, 2002; Sussuna et al., 2004).
L-aggressività ta ’iżolati tar-razza T1 għal kultivari tat-tadam nieqsa minn ġeni ta’ reżistenza hija tant għolja li dawn l-iżolati jisporaw fuq weraq bħal fuq mezz ta ’nutrijent mingħajr ma nekrotizza t-tessut infettat (Dyakov et al., 1975; Vega-Sanchez et al., 2000).
4) Virulenza għall-patata u t-tadam. It-tellieqa T1 taffettwa varjetajiet tat-tadam taċ-ċirasa bil-ġene tar-reżistenza Ph1, filwaqt li t-tellieqa T0 mhix kapaċi tinfetta dawn il-varjetajiet, i.e. għandu virulenza idjaq. Fir-rigward tad-differenzaturi
Il-ġeni R tal-patata huma relatati inversament, i.e. razez iżolati mill-weraq tat-tadam huma inqas virulenti minn razez ta '"patata" (Tabella 11).
5) Markers newtrali. L-analiżi ta 'markaturi newtrali fil-popolazzjonijiet ta' P. infestans li jipparassitaw fuq il-patata u t-tadam jixhed ukoll l-għażla intra-speċifika multidirezzjonali. Fil-popolazzjonijiet Brażiljani ta ’P. infestans, iżolati tal-weraq tat-tadam kienu jappartjenu għal-linja klonali US-1, u dawk mill-weraq tal-patata kienu jappartjenu għal-linja BR-1 (Suassuna et al., 2004). Fi Florida (l-Istati Uniti), mill-1994, il-klonu US-90 bdew jiddominaw fuq il-patata (b'okkorrenza ta 'aktar minn 8%), u l-kloni US-11 u US-17 fuq it-tadam, u l-iżolati ta' dan ta 'l-aħħar huma aktar aggressivi għat-tadam milli għall-patata (Weingartner , Tombolato, 2004). Differenzi sinifikanti fil-frekwenzi tal-ġenotip (marki tas-swaba tad-DNA) fl-iżolati tal-patata u tat-tadam ġew stabbiliti għal 1200 razez ta ’P. infestans miġbura fl-Istati Uniti mill-1989 sal-1995 (Deahl et al., 1995).
L-użu tal-metodu AFLP għamilha possibbli li jiġu sseparati 74 razza miġbura mill-weraq tal-patata u tat-tadam fl-1996-1997. fi Franza u l-Iżvizzera, f'7 gruppi. Ir-razez tal-patata u tat-tadam ma kinux differenti b'mod ċar, iżda r-razez "tal-patata" kienu ġenetikament aktar diversi minn dawk tat-"tadam". L-ewwel instabu fis-seba 'raggruppamenti kollha, u l-aħħar, f'erbgħa biss, li jindika ġenoma aktar speċjalizzata ta' l-aħħar (Knapova u Gisi, 2002).
6) Mekkaniżmi ta 'iżolament. Jekk il-popolazzjonijiet tal-parassita fuq żewġ speċi ta 'pjanti ospitanti jevolvu lejn tidjiq ta' speċjalizzazzjoni għall-ospitant "tagħhom stess", allura jinqalgħu diversi mekkaniżmi pre- u postmejotiċi li jipprevjenu skambji ġenetiċi ta 'interpopolazzjoni (Dyakov u Lekomtseva, 1984).
Diversi studji investigaw l-effett tas-sors ta 'razez tal-ġenituri fuq l-effiċjenza tal-ibridizzazzjoni. Meta razez iżolati minn speċi differenti tal-ġeneru Solanum inqabżu fl-Ekwador (Oliva et al., 2002), instab li razez bit-tip ta 'tgħammir A2 minn nightshades selvaġġi (linja klonali EC-2) qasmu l-agħar ma' razez mit-tadam (linja EC -3), u l-iktar effettivament maqsum mar-razza tal-patata (EC-1).
L-ibridi kollha nstabu li mhumiex patoġeniċi. L-awturi jemmnu li l-perċentwal baxx ta 'ibridizzazzjoni u t-tnaqqis tal-patoġeniċità fl-ibridi huma dovuti għal mekkaniżmi postmejotiċi ta' iżolament riproduttiv tal-popolazzjonijiet.
Fl-esperimenti ta 'Bagirova et al. (1998), numru kbir ta' razez tal-patata u tat-tadam ġew maqsuma bil-proprjetajiet tat-tiġrijiet T0 u T1. L-iktar taħlitiet fertili ħafna ta ’razez T1xT1 iżolati mit-tadam (36 oospori fil-kamp viżiv tal-mikroskopju, 44% tal-ġerminazzjoni tal-oospore), l-inqas effettivi kienu slaleb ta’ razez T0xT1 iżolati minn ospiti differenti (numru baxx ta ’oospori li qed jiżviluppaw u ġerminati, proporzjon għoli ta’ oospori abortivi u sottożviluppati) ... L-effiċjenza tas-slaleb bejn iżolati tat-tiġrija T0 iżolati mill-patata kienet intermedja. Peress li l-korp ewlieni ta 'razez tat-tiġrija T0 jaffettwa l-patata, għandu sors affidabbli ta' xitwa - tuberi tal-patata, li bħala riżultat tagħha l-importanza ta 'oospores bħala unitajiet infettivi tax-xitwa għal popolazzjonijiet minn patata hija baxxa. Il- "forma tat-tadam" adattata kapaċi xitwa fuq it-tadam fil-forma ta 'oospori (ara hawn taħt) u għalhekk iżżomm produttività ogħla tal-proċess sesswali. Minħabba l-fertilità għolja tiegħu, T1 jakkwista potenzjal indipendenti għal infezzjoni primarja fit-tadam. Ir-riżultati miksuba minn Knapova et al. (Knapova et al., 2002) jistgħu jiġu interpretati bl-istess mod. Is-slaleb ta 'razez iżolati mill-patata bi razez mit-tadam taw l-ogħla numru ta' oospori - 13,8 kull sq.mm. medju (b'firxa ta '5-19) u persentaġġ intermedju ta' ġerminazzjoni ta 'oospores (6,3 b'firxa ta' 0-24). Qsim ta 'razez iżolati mit-tadam taw l-inqas persentaġġ ta' oospores (7,6 b'firxa ta '4-12) bl-ogħla persentaġġ tal-ġerminazzjoni tagħhom (10,8). Is-slaleb bejn ir-razez iżolati mill-patata taw numru intermedju ta 'oospori (8,6 b'ferrex għoli ta' dejta - 0-30) u l-inqas persentaġġ ta 'ġerminazzjoni ta' oospori (2,7). Għalhekk, razez mill-patata huma inqas fertili minn dawk mit-tadam, iżda s-slaleb tal-interpopolazzjoni ma tawx riżultati agħar minn dawk tal-intrapopulazzjoni. Huwa possibbli li d-differenzi mad-dejta ta 'hawn fuq minn Bagirova et al. huma spjegati mill-fatt li r-riċerkaturi Russi ħadmu ma 'razez iżolati fil-bidu tas-snin 90 tas-seklu 90, u riċerkaturi Żvizzeri - bi razez iżolati fl-aħħar tas-snin XNUMX.
Il-bażi għal fertilità baxxa tista 'tkun l-eteroploidija tar-razez. Jekk fil-popolazzjonijiet Messikani, fejn il-proċess sesswali u l-infezzjoni primarja ma 'frieħ oosporużi huma regolari, ħafna mir-razez studjati ta' P. Infestans huma diplojdi, allura fil-pajjiżi tad-Dinja l-Qadima huwa osservat il-polimorfiżmu intrapopulazzjoni tal-plojdi (razez di-, tri- u tetraplojdi, kif ukoll razez eterokariotiċi b'nukleu eteroploid) , u razez li għandhom tipi differenti ta 'tgħammir, i.e. fertili reċiprokament, ivarjaw fil-plojdija nukleari (Therrien et al., 1989, 1990; Whittaker et al., 1992; Ritch, Daggett, 1995). Diversità ta 'nuklei f'antheridia u oogonia tista' tkun ir-raġuni għal fertilità baxxa.
Fir-rigward ta 'skambji nukleari bejn l-ifa waqt anastomosi, dan huwa evitat minn inkompatibilità veġetattiva, li tkisser popolazzjonijiet asesswali f'ħafna kloni ġenetikament iżolati (Poedinok u Dyakov, 1987; Gorbunova et al., 1989; Anikina et al., 1997b).
7) Konverġenza tal-popolazzjonijiet. Id-dejta ta 'hawn fuq tindika li l-ibridizzazzjoni bejn ir-razez ta' "patata" u "tadam" P. infestans hija possibbli. Infezzjoni reċiproka mill-ġdid ta 'ospiti differenti hija wkoll possibbli, għalkemm b'agressività mnaqqsa.
Studju ta 'markaturi tal-popolazzjoni f'iżolati minn għelieqi tal-patata u tat-tadam biswit fl-1993 wera li madwar kwart ta' l-iżolati iżolati mill-weraq tat-tadam ġew trasferiti minn għelieqi tal-patata ġirien (Dolgova et al., 1997). Teoretikament, jista 'jiġi assunt li d-diverġenza tal-popolazzjonijiet fuq żewġ ospitanti tiżdied u twassal għall-emerġenza ta' forom intra-speċifiċi speċifikati (f.sp. patata u f.sp. tadam), speċjalment minħabba li l-oospores jistgħu jippersistu fid-debris tal-pjanti (Drenth et al., 1995 ; Bagirova, Dyakov, 1998) u żrieragħ tat-tadam (Rubin et al., 2001). Konsegwentement, it-tadam bħalissa għandu sors ta 'riġenerazzjoni tar-rebbiegħa indipendenti mit-tuberi tal-patata.
Madankollu, kollox ġara b'mod differenti. Ix-xitwa ma 'l-oospori ppermettiet lill-parassita tevita l-iktar stadju dejjaq fiċ-ċiklu tal-ħajja tagħha - l-istadju monoċikliku tal-veġetazzjoni fil-ħamrija, li matulu jonqsu l-proprjetajiet parassiti, li gradwalment jiġu restawrati fil-fażi poliċikliċi fis-sajf.
Tabella 11. Frekwenzi ta 'ġeni ta' virulenza għal varjetajiet ta 'differenzjazzjoni tal-patata fi razez ta' P. infestans
Pajjiż | Sena | Numru medju ta 'ġeni ta' virulenza f'razzi | Awtur | |
mill-patata | mit-tadam | |||
Franza | 1995 | 4.4 | 3.3 | Leberton et al., 1999 |
1996 | 4.8 | 3.6 | Leberton, Andrivon, 1998 | |
Franza, l-Iżvizzera | 1996-97 | 6.8 | 2.9 | Knapova, Gisi, 2002 |
USA | 1989-94 | 5 | 4.8 | Goodwin et al., 1995 |
USA, Zap. Washington | 1996 | 4.6 | 5 | Dorrance et al., 1999 |
1997 | 6.3 | 3.5 | " | |
Ekwador | 1993-95 | 7.1 | 1.3 | Oyarzun et al., 1998 |
Iżrael | 1998 | 7 | 4.8 | Cohen, 2002 |
1999 | 6 | 5.7 | " | |
2000 | 6.7 | 6.1 | " | |
Russja, Mosk. reġjun | 1993 | 8.9 | 6.7 | Smirnov, 1996 |
Ir-Russja, reġjuni differenti | 1995 | 9.4 | 8 | Kozlovskaya u oħrajn. |
1997 | 9.2 | 9.2 | " | |
2000 | 8.7 | 4.8 | " |
Iż-żoosporangja primarja u ż-żosospori, li jiġġerminaw l-oospori, għandhom grad għoli ta 'attività parassita, speċjalment jekk l-oospori ġew iffurmati partenogenetikament taħt l-influwenza ta' feromoni ta 'razza bit-tip oppost ta' tgħammir. Għalhekk, il-materjal infettiv fuq nebbieta tat-tadam imkabbra minn żrieragħ infettati bl-oospori huwa patoġeniku ħafna kemm għat-tadam kif ukoll għall-patata.
Dawn il-bidliet wasslu għal ristrutturar ieħor tal-popolazzjoni, espress fil-bidliet importanti li ġejjin mill-aspett epidemjoloġiku:
- In-nebbieta tat-tadam infettati saru sors importanti ta 'infezzjoni primarja tal-patata (Filippov, Ivanyuk, messaġġi personali).
- Epifitiċi fuq il-patata bdew jiġu osservati kmieni f'Ġunju, madwar xahar qabel mis-soltu.
- Fit-tħawwil tal-patata, il-perċentwal tat-tiġrija T1 żdied, li qabel kien jiltaqa ’hemmhekk f’ammont insinifikanti (Ulanova et al., 2003).
- Ir-razez iżolati mill-weraq tat-tadam ma baqgħux ivarjaw mir-razez tal-patata fil-virulenza fuq differenzjaturi tal-patata tal-ġeni tal-virulenza u bdew jaqbżu r-razez tal-patata fl-aggressività mhux biss fuq it-tadam, iżda wkoll fuq il-patata (Lavrova et al., 2003; Ulanova et al. , 2003).
Għalhekk, minflok diverġenza, kien hemm konverġenza ta 'popolazzjonijiet, l-emerġenza ta' popolazzjoni waħda fuq żewġ pjanti ospitanti b'virulenza għolja u aggressività għaż-żewġ speċi.
Konklużjoni
Allura, minkejja aktar minn 150 sena ta 'studju intensiv ta' P. infestans, fil-bijoloġija, inkluża l-bijoloġija tal-popolazzjoni ta 'dan l-aġent kawżattiv ta' l-iktar mard importanti ta 'pjanti solanaceous ikkultivati, ħafna jibqa' mhux magħruf. Mhuwiex ċar kif il-passaġġ ta 'stadji individwali taċ-ċiklu tal-ħajja jaffettwa l-istruttura tal-popolazzjonijiet, x'inhuma l-mekkaniżmi ġenetiċi tal-varjabbiltà kanalizzata ta' aggressività u virulenza, x'inhu l-proporzjon tas-sistemi riproduttivi u ta 'riproduzzjoni klonali f'popolazzjonijiet naturali, kif tintiret l-inkompatibilità veġetattiva, x'inhu r-rwol tal-patata u t-tadam fl-infezzjoni primarja ta' dawn l-għelejjel u x'inhu l-effett tagħhom fuq l-istruttura tal-popolazzjonijiet tal-parassiti. S’issa, kwistjonijiet prattiċi importanti bħalma huma l-mekkaniżmi ġenetiċi biex tinbidel l-aggressività tal-parassita jew l-erożjoni tar-reżistenza mhux speċifika tal-patata għadhom ma ġewx solvuti. Bl-approfondiment u l-espansjoni tar-riċerka dwar it-tniġġis tard tal-patata, il-parassita toħloq sfidi ġodda għar-riċerkaturi. Madankollu, it-titjib tal-kapaċitajiet sperimentali, l-emerġenza ta 'approċċi metodoloġiċi ġodda għall-manipulazzjoni bil-ġeni u l-proteini jippermettulna nittamaw għal soluzzjoni b'suċċess tal-mistoqsijiet magħmula.
L-artiklu ġie ppubblikat fil-ġurnal "Protezzjoni tal-Patata" (Nru 3, 2017)