S.N. Elansky, L.Yu. Kokaeva, N.V. Statsyuk, Yu.T. Dyakov
Pagpapakilala
Ang Oomycete Phytophthora infestans (Mont.) De Bary - ang causative agent ng late blight, ang pinakamahalagang sakit na patatas at kamatis - ay nakakuha ng pansin ng mga mananaliksik mula sa iba't ibang mga bansa nang higit sa isang siglo at kalahati. Biglang lumitaw sa Europa sa kalagitnaan ng ika-XNUMX na siglo, naging sanhi ito ng isang epidemya ng patatas na nanatili sa memorya ng maraming henerasyon.
Hanggang ngayon, madalas itong tinatawag na "kabute ng kagutuman sa Ireland". Halos isang daang taon pagkatapos ng mga unang epidemya, natuklasan ang mga ligaw na species ng patatas ng Mexico na lumalaban sa huli na pamumula, ang mga pamamaraan ng pagtawid sa kanila ng mga nilinang patatas ay binuo (Muller, 1935), at ang unang huli na lumalaban sa blight-variety na nakuha (Pushkarev, 1937) Gayunpaman, kaagad pagkatapos ng pagsisimula ng kanilang komersyal na paglilinang, ang mga karera ng huli na pamumulaklak na pathogen na malulupit sa mga lumalaban na pagkakaiba-iba na naipon. at ang pagpapakilala ng mga bagong gen ng paglaban mula sa ligaw na patatas ng Mexico sa mga pagkakaiba-iba ay nagsimulang mabilis na mawalan ng bisa.
Ang mga pagkabigo sa paggamit ng monogenic (patayo) na paglaban sapilitang mga breeders upang maghanap ng mas kumplikadong mga paraan ng pagsasamantala sa hindi tiyak na polygenic (pahalang) na paglaban. Sa mga nagdaang taon, ang mga highly agresibo na karera ay nagsimulang makaipon sa mga indibidwal na populasyon ng parasito, na nagdudulot ng pagguho ng kahit na hindi tiyak na paglaban. Ang pagkakaroon ng mga galaw na hindi lumalaban sa fungicide ay nagdulot ng mga problema sa paggamit ng mga kemikal na proteksyon ng patatas.
Dahil sa mga makabuluhang pagkakaiba sa pagitan ng oomycetes at fungi sa komposisyon ng kemikal, ultrastructure, at metabolismo, ang mga fungicide, lalo na ang mga systemic na ginagamit upang protektahan ang mga halaman mula sa maraming mga fungal disease, ay hindi epektibo laban sa oomycetes.
Samakatuwid, sa proteksyon ng kemikal laban sa huli na pamumula, maraming (hanggang 12 beses bawat panahon o higit pa) ang nag-spray ng mga paghahanda sa pakikipag-ugnay ng isang malawak na spectrum ng aksyon ang ginamit. Ang isang rebolusyonaryong hakbang ay ang paggamit ng phenylamides, na nakakalason sa oomycetes at sistematikong kumakalat sa mga halaman. Gayunpaman, ang kanilang malawakang paggamit ay mabilis na humantong sa akumulasyon ng mga lumalaban na mga strain sa populasyon ng fungal (Davidse et al., 1981), na makabuluhang kumplikado sa proteksyon ng halaman. Ang P. infestans ay praktikal na nag-iisang parasite ng mapagtimpi zone, ang pinsala mula sa kung saan sa organikong pagsasaka ay hindi maaaring ma-neutralize nang walang paggamit ng kemikal na paraan ng proteksyon (Van Bruggen, 1995).
Ipinapaliwanag ng nasa itaas ang malaking pansin na binabayaran ng mga mananaliksik mula sa iba't ibang mga bansa sa pag-aaral ng mga populasyon ng P. infestans, ang dynamics ng kanilang kasaganaan at komposisyon ng genetiko, pati na rin ang mga mekanismo ng genetiko ng pagkakaiba-iba.
Siklo ng buhay ng R. INFESTANS
Ang Oomycete Phytophthora infestans ay bumubuo ng isang intercellular mycelium na may haustoria sa loob ng mga dahon ng patatas. Ang pagpapakain sa mga tisyu ng dahon, nagiging sanhi ito ng pagbuo ng mga madilim na spot, na nagiging itim at nabubulok sa basa na panahon. Sa isang malakas na pagkatalo, ang buong dahon ay namatay. Pagkatapos ng isang panahon ng pagpapakain, ang mga paglago ay nabuo sa mycelium - sporangiophores - na lumalaki sa labas ng stomata. Sa basang panahon, bumubuo ang mga ito ng isang puting pamumulaklak sa paligid ng mga spot sa ilalim ng mga dahon. Sa mga dulo ng sporangiophores, ang hugis-lemon na zoosporangia ay nabuo, na masisira at dinala ng pag-spray ng ulan (Larawan 1). Ang pagpasok sa mga patak ng tubig sa ibabaw ng isang dahon ng patatas, ang sporangia ay tumutubo sa 6-8 zoospores, na, pagkatapos ng isang panahon ng paggalaw, ay bilugan, natatakpan ng isang shell at tumutubo sa isang sprout tube. Ang sprout ay tumagos sa pamamagitan ng stomata sa leaf tissue. Sa ilalim ng ilang mga kundisyon, ang sporangia ay maaaring lumago sa isang tubo ng paglago nang direkta sa dahon ng tisyu. Sa ilalim ng kanais-nais na mga kondisyon, ang oras mula sa impeksyon hanggang sa pagbuo ng bagong sporulation ay 3-4 na araw lamang.
Kapag nasa lupa at nasala sa lupa, ang sporangia ay may kakayahang makahawa sa mga tubers. Ang mga malubhang apektadong tubers ay nabubulok habang nag-iimbak; sa mahina na apektado, ang impeksyon ay maaaring magpatuloy hanggang sa susunod na panahon. Bilang karagdagan, ang causative agent ng late blight ay maaaring manatili sa taglamig sa anyo ng mga oospore (makapal na pader na nagpapahinga na mga sekswal na spora) sa lupa sa mga labi ng halaman at mga buto ng kamatis. Ang mga oospores ay nabuo sa mga nabubuhay na organo ng halaman kapag ang mga uri ng iba't ibang mga uri ng isinangkot ay nakakatugon sa labis na kahalumigmigan. Sa tagsibol, ang asexual sporulation ay nabuo sa mga nakatanim na tubers na nahawahan at sa mga residu ng halaman na may mga oospore; ang mga zoospore ay pumapasok sa lupa at nagdudulot ng impeksyon ng mga ibabang dahon ng mga halaman. Sa ilang mga kaso, ang mycelium ay maaaring lumago mula sa nahawahan na tuber kasama ang berdeng bahagi ng halaman at karaniwang lilitaw sa itaas na bahagi ng tangkay.
Ang isang makabuluhang pagkakaiba sa pagitan ng oomycetes at karamihan sa fungi ay namamalagi sa pamamayani ng diplophase sa kanilang siklo ng buhay na may gametic meiosis at germination ng zygotes (oospores) nang walang reductive nuclear fission. Ang tampok na ito, kasama ang dipolar heterotallism na pinapalitan ang biseksuwalidad, ay tila posible na mag-apply sa oomycetes ng mga pamamaraang binuo para sa pag-aaral ng mga populasyon ng mas mataas na eukaryotes (pagtatasa ng panmixia at subdivision ng mga populasyon, daloy ng intra- at interpopulasyon ng daloy, atbp.). Gayunpaman, tatlong mga kadahilanan ay hindi pinapayagan ang ganap na paglipat ng mga pamamaraang ito sa pag-aaral ng mga populasyon ng P. infestans.
1. Kasabay ng mga hybrid oospores, nabubuo ang mga self-fat at parthenogenetic oospores sa mga populasyon (Fife and Shaw, 1992; Anikina et al., 1997a; Savenkova, Cherepnikoba-Anirina, 2002; Smirnov, 2003), at ang dalas ng kanilang pagbuo ay maaaring sapat upang maimpluwensyahan sa mga resulta ng pagsubok.
2. Ang proseso ng sekswal sa P. infestans ay gumagawa ng isang hindi gaanong kontribusyon sa dinamika ng laki ng populasyon, dahil ang fungus ay higit sa lahat na ginagampanan ng mga vegetative spore, na bumubuo ng higit sa 90% ng mga resulta ng pagsusuri ng uri ng isinangkot ng tradisyunal na pamamaraan sa isang medium na nakapagpalusog ... ang lumalagong panahon ng maraming henerasyon ng asexual sporulation (pag-unlad ng polycyclic disease). Ang Oospores ay may mahalagang papel sa pagpapanatili ng organismo sa panahon na walang mga berdeng halaman (sa taglamig) at sa pangunahing impeksyon ng mga punla. Pagkatapos, sa panahon ng tag-init, ang pagpaparami ng clonal at isang pagtaas o, sa kabaligtaran, ang pagbawas sa bilang ng mga indibidwal na clone na lumitaw bilang isang resulta ng muling pagsasama-sama sa sekswal na nangyayari, na higit sa lahat ay natutukoy ng pagpili ng higit na iniangkop. Samakatuwid, ang ratio ng mga indibidwal na clone sa isang populasyon sa simula at pagtatapos ng epiphytotics ay maaaring ganap na magkakaiba.
3. Ang inilarawan na ikot ay katangian ng katutubong populasyon ng P. infestans sa kanilang tinubuang bayan, Central America. Sa ibang mga lugar sa mundo, ang proseso ng sekswal ay hindi alam nang higit sa 100 taon; ang vegetative mycelium sa mga nahawaang tubo ng patatas ay ang taglamig na yugto. Ang siklo ng buhay ay ganap na maliksi, at ang pagkalat ay focal sa likas na katangian: ang impeksyon mula sa solong nahawahan na tubers na ipinasa sa mga dahon, na bumubuo ng pangunahing pokus ng sakit, na maaaring pagsamahin sa panahon ng napakalaking pag-unlad ng sakit.
Samakatuwid, sa ilang mga rehiyon ay maaaring magkaroon ng isang paghahalili ng sekswal at asekswal na mga pag-ikot, habang sa iba pa - cycle lamang ng asekswal.
Pinagmulan ng P. INFESTANS
Ang P. infestans ay lumitaw sa Europa sa pagtatapos ng unang kalahati ng ika-1991 na siglo. Dahil ang patatas ay katutubong sa hilagang-silangan ng Timog Amerika, ipinapalagay na ang parasito ay dinala mula roon sa Europa sa panahon ng boom ng Chilean saltpeter. Gayunpaman, ang mga pag-aaral na isinagawa sa istasyon ng patatas ng Rockefeller Center sa Toluca Valley, Mexico ay pinilit na baguhin ang pananaw na ito (Niederhauser 1993, XNUMX).
1. Sa Toluca Valley, ang mga lokal na species ng tuberous potato (Solanum demissum, S. bulbocastanum, atbp.) Ay may iba't ibang mga hanay ng mga gen para sa patayong paglaban na sinamahan ng isang mataas na antas ng nonspecific na paglaban, na nagpapahiwatig ng isang mahabang co-evolution sa parasite. Ang mga species ng South American, kabilang ang mga patatas na ani, ay kulang sa mga gen ng paglaban.
2. Sa Lambak ng Toluca, matatagpuan ang mga nakahiwalay na may mga uri ng isinangkot na A1 at A2, bilang isang resulta kung saan laganap ang interbred na populasyon ng P. infestans; habang sa katutubong lupain ng mga nilinang patatas, Timog Amerika, kumakalat ang parasito nang clonally.
3. Sa Toluca Valley, mayroong taunang matinding mga epidemya ng huli na pagsabog. Samakatuwid, sa mga mananaliksik ng Hilagang Amerika (Cornell University), ang opinyon tungkol sa Mesoamerica (Gitnang Amerika) bilang lugar ng kapanganakan ng patatas na phytophthora ay itinatag (Goodwin et al., 1994).
Ang mga mananaliksik sa Timog Amerika ay hindi nagbabahagi ng ganitong opinyon. Naniniwala silang ang nilinang patatas at ang parasite na P. infestans ay may isang karaniwang tinubuang bayan - ang South American Andes. Sinuportahan nila ang kanilang pananaw sa pamamagitan ng mga pag-aaral ng molekula sa pagtatasa ng mga polymorphism ng DNA ng mitochondrial genome (mtDNA) at mga nuklear na gen na RAS at β-tubulin (Gomez-Alpizar et al., 2007). Ipinakita nila na ang mga kalipunan na nakolekta mula sa iba`t ibang bahagi ng mundo ay nagmula sa tatlong magkakaibang linya ng mga ninuno, na (lahat ng tatlo) ay matatagpuan sa South American Andes. Ang mga Andean haplotypes ay nagmula sa dalawang linya: ang mga paghihiwalay ng pinakalumang lahi ng mtDNA ay matatagpuan sa ligaw na Solanaceae mula sa seksyon na Anarrhicomenum sa Ecuador, habang ang mga paghihiwalay ng pangalawang linya ay karaniwan sa mga patatas, kamatis, at mga ligaw na nighthades. Sa Toluca, kahit na ang mga bihirang haplotypes ay nagmula sa isang lipi lamang, na may pagkakaiba-iba ng genetiko ng mga strain ng Toluca (mababang dalas ng allelic ng ilang mga variable site) ay nagmumungkahi ng isang malakas na epekto ng founder dahil sa kamakailang pag-anod.
Bilang karagdagan, ang isang bagong species na P. andina ay natagpuan sa Andes, morphologically at genetically katulad ng P. infestans, na, ayon sa mga may-akda, ay tumuturo sa Andes bilang isang mainit na lugar ng ispeksyon sa genus na Phytophthora. Panghuli, sa Europa at Estados Unidos, ang populasyon ng P. infestans ay may kasamang parehong mga linya ng Andean, habang sa Toluca lamang ang isa.
Ang publication na ito ay nag-udyok ng isang tugon mula sa isang pangkat ng mga mananaliksik mula sa iba't ibang mga bansa, na gumawa ng maraming pang-eksperimentong gawain upang baguhin ang nakaraang pag-aaral (Goss et al., 2014). Sa gawaing ito, una, higit na nagbibigay-kaalaman na mga pagkakasunud-sunod ng microsatelitang DNA ang ginamit upang mapag-aralan ang mga polymorphism ng DNA; pangalawa, para sa pagtatasa ng clustering, mga landas ng paglipat, oras ng pagkakaiba-iba ng mga populasyon, atbp. ginamit ang mga mas advanced na modelo (F-statistics, Bayesian approximations, atbp.) at, pangatlo, isang paghahambing ang ginamit hindi lamang sa species ng Andean na P. andina, kung saan itinatag ang isang hybrid na kalikasan (P. infestans x Phytophthora sp.) , ngunit kasama rin ang species ng Mexico na endemikong P. mirabilis, P. Ipomoeae, at Phytophthora phaseoli - genetically close P. infestans na kabilang sa parehong clade (Kroon et al., 2012). Bilang resulta ng mga pag-aaral na ito, hindi malinaw na ipinakita na ang ugat na bahagi ng puno ng filogetic ng lahat ng mga species ng genus na Phytophthora na kinuha sa pag-aaral, maliban sa hybrid P. andina, ay kabilang sa mga pilay ng Mexico, at ang daloy ng paglipat ay may direksyon na Mexico - Andes, at hindi kabaligtaran, at ang pagsisimula nito ay kasabay ng Europa kolonisasyon ng Bagong Daigdig (300-600 taon na ang nakakaraan). Kaya, ang paglitaw ng mga species ng P. infestans, dalubhasa para sa pagkatalo ng patatas, naganap sa pangalawang genetic center ng pagbuo ng tuberous nightshades, ibig sabihin. sa Gitnang Amerika.
Genome ng P. INFESTANS
Noong 2009, isang internasyonal na pangkat ng mga siyentista ang sumunud-sunod sa kumpletong genome ng P infestans (Haas et al, 2009), na ang laki ay 240 MB. Ito ay maraming beses na higit pa sa malapit na nauugnay na species na P. sojae (95 Mb), na nagiging sanhi ng root rot ng soybeans, at P. Ramorum (65 Mb), na nakakaapekto sa mga mahahalagang species ng puno tulad ng oak, beech, at ilan pa. Ang nakuha na data ay nagpakita na ang genome ay naglalaman ng isang malaking bilang ng mga kopya ng paulit-ulit na pagkakasunud-sunod - 74%. Naglalaman ang genome ng 17797 protein-coding genes, na ang karamihan ay mga gen na kasangkot sa mga cellular na proseso, kasama na ang pagtitiklop ng DNA, transcription at pagsasalin ng mga protina.
Ang isang paghahambing ng mga genome ng genus na Phytophthora ay nagsiwalat ng isang hindi pangkaraniwang organisasyon ng genome, na binubuo ng mga bloke ng mga pagkakasunud-sunod ng mga natipid na gen, kung saan ang density ng gen ay medyo mataas at ang nilalaman ng paulit-ulit na mga pagkakasunud-sunod ay medyo mababa, at ang mga indibidwal na rehiyon na may hindi pinapanatili na mga pagkakasunud-sunod ng gen, na may isang mababang density ng gene at isang mataas na nilalaman ng mga umuulit na rehiyon. Ang mga konserbatibong bloke ay umabot ng 70% (12440) ng lahat ng P. infestans na mga gen na naka-code ng protina. Sa loob ng mga konserbatibong bloke, ang mga gen ay kadalasang malapit sa spaced na may average na intergenic na distansya na 604 bp. Sa mga lugar sa pagitan ng mga konserbatibong bloke, ang distansya ng intergenic ay mas malaki (3700 bp) dahil sa isang pagtaas sa density ng mga umuulit na elemento. Mabilis na umuusbong na mga sekreto ng effector ng pagtatago ay matatagpuan sa mga rehiyon na hindi maganda sa gen.
Ang pagsusuri sa pagkakasunud-sunod ng genome ng P. Infestans ay nagpakita na humigit-kumulang isang-katlo ng genome ang nabibilang sa mga sangkap na maaaring ilipat. Ang genome ng P. infestans ay naglalaman ng higit na iba't ibang mga pamilya ng transposons kaysa sa iba pang mga kilalang genome. Karamihan sa P. infestans transposons ay kabilang sa pamilyang Gypsy.
Sa genome ng P. infestans, isang malaking bilang ng mga tukoy na pamilya ng gen na kasangkot sa pathogenesis ay nakilala. Ang isang makabuluhang bahagi ng mga ito ay naka-encode ng mga protina ng effector na nagbabago ng pisyolohiya ng host plant at nag-aambag sa impeksyon nito. Nabibilang sila sa dalawang malawak na kategorya: mga apoplastic effector, na kumikilos sa mga intercellular space (apoplast), at mga cytoplasmic effector, na pumapasok sa mga cell sa pamamagitan ng haustoria. Kasama sa mga apoplastic na epekto ang mga sikretong hydrolytic enzyme tulad ng protease, lipase at glycosylases na sumisira sa mga cell ng halaman; mga inhibitor ng host host defense enzymes; at nekrotizing toxins tulad ng Nep1-like proteins (NPLs) at Pcf-like maliit na cysteine-rich proteins (SCRs).
Ang mga P. infestans effector gen ay maraming at karaniwang mas malaki kaysa sa mga nonpathogenic gen. Ang pinakatanyag ay ang mga cytoplasmic effect na RXLR at Crinkler (CNR). Ang mga tipikal na cytoplasmic effector ng oomycetes ay mga protina ng RXLR. Ang lahat ng mga RXLR effector gen na natuklasan sa ngayon ay naglalaman ng pangkat na amino-terminal na Arg-XLeu-Arg, kung saan ang X ay isang amino acid. Bilang resulta ng pag-aaral, iminungkahi na mayroong 563 RXLR genes sa P. infestans genome, na 60% higit pa kaysa sa P. sojae at P. ramorum. Humigit-kumulang sa kalahati ng mga RXLR genes sa P. infestans genome ay tukoy sa mga species. Ang mga RXLR effector ay may iba't ibang mga pagkakasunud-sunod. Kabilang sa mga ito, isang malaki at 150 maliliit na pamilya ang nakilala. Hindi tulad ng pangunahing proteome, ang mga gen ng effector ng RXLR ay karaniwang matatagpuan sa mga rehiyon na hindi mahirap at maulit na mayaman sa genome. Ang mga elemento ng mobile na tumutukoy sa dynamism ng mga rehiyon na ito ay nagpapadali sa pagsasama-sama sa mga genes na ito.
Ang mga Cytoplasmic CRN effector ay orihinal na nakilala sa P. infestans transcripts na naka-encode ng tissue tissue nekrosis peptides. Mula nang matuklasan, kaunti pa ang nalalaman tungkol sa pamilya ng mga epektong ito. Ang pagtatasa ng genome ng P. Infestans ay nagsiwalat ng isang malaking pamilya ng 196 CRN genes, na mas malaki kaysa sa P. sojae (100 CRN) at P. ramorum (19 CRN). Tulad ng RXLRs, ang CRNs ay modular proteins at binubuo ng isang mataas na N-terminal LFLAK domain (50 mga amino acid) at isang katabing DWL domain na naglalaman ng iba't ibang mga gen. Karamihan sa mga CRN (60%) ay nagtataglay ng signal peptide.
Pinag-aralan ang posibilidad ng iba't ibang mga CRN na makagambala sa mga cellular na proseso ng host plant. Sa pagtatasa ng nekrosis ng halaman, ang pagtanggal ng mga protina ng CRN2 ay ginawang posible upang makilala ang rehiyon ng C-terminal na binubuo ng 234 mga amino acid (posisyon na 173-407, domain ng DXG) at sanhi ng pagkamatay ng cell. Ang pagtatasa ng P. infestans CRN genes ay nagsiwalat ng apat na magkakaibang mga rehiyon ng C-terminal, na sanhi din ng pagkamatay ng cell sa loob ng halaman. Kasama rito ang mga bagong natukoy na mga domain ng DC (ang P. Infestans ay may 18 genes at 49 pseudogenes), pati na rin ang D2 (14 at 43) at DBF (2 at 1) na mga domain na katulad ng protein kinases. Ang mga protina ng mga domain ng CRN na ipinahayag sa isang halaman ay nairerba (sa kawalan ng signal peptides) sa isang cell ng halaman at pasiglahin ang pagkamatay ng cell sa pamamagitan ng isang mekanismo ng intracellular. Ang isa pang 255 na pagkakasunud-sunod na naglalaman ng mga domain ng CRN ay malamang na hindi gumana bilang mga gen.
Ang pagtaas sa bilang at sukat ng mga pamilya ng RXLR at CRN effector gen ay maaaring dahil sa nonallelic homologous recombination at pag-duplicate ng gen. Sa kabila ng katotohanang ang genome ay naglalaman ng isang malaking bilang ng mga aktibong elemento ng mobile, wala pa ring direktang katibayan ng paglipat ng mga effector gen.
Mga pamamaraang ginamit sa pag-aaral ng istraktura ng populasyon
Ang pag-aaral ng istrakturang henetiko ng mga populasyon ay kasalukuyang nakabatay sa pag-aaral ng mga purong kultura ng mga pumipilit na mga kalat nito. Ang pagtatasa ng mga populasyon nang hindi ihiwalay ang mga purong kultura ay isinasagawa din para sa mga tiyak na layunin, tulad ng, halimbawa, pag-aaral ng pagiging agresibo ng isang populasyon o pagkakaroon ng mga strain na lumalaban sa fungicides dito (Filippov et al., 2004; Derevyagina et al., 1999). Ang ganitong uri ng pananaliksik ay nagsasangkot ng paggamit ng mga espesyal na pamamaraan, na ang paglalarawan nito ay lampas sa saklaw ng pagsusuri na ito. Para sa mapaghahambing na pagtatasa ng mga pinagmanahan, maraming mga pamamaraan ang ginagamit, batay sa parehong pagtatasa ng istraktura ng DNA at sa pag-aaral ng mga phenotypic manifestation. Ang pahambing na pagsusuri ng mga populasyon ay kailangang harapin ang isang malaking bilang ng mga isolates, na kung saan ay nagpapataw ng ilang mga kinakailangan sa mga ginamit na pamamaraan. Sa isip, dapat nilang matugunan ang mga sumusunod na kinakailangan (Cooke, Lees, 2004, Mueller, Wolfenbarger, 1999):
- maging murang, madaling ipatupad, hindi nangangailangan ng mga makabuluhang paggasta sa oras, batay sa mga pangkalahatang magagamit na teknolohiya (halimbawa, PCR);
- Kailangang makabuo ng sapat na malaking bilang ng mga independiyenteng tampok ng markominant marker;
- may mataas na reproducibility;
- gamitin ang minimum na halaga ng tisyu upang masuri;
- maging tiyak sa substrate (ang kontaminasyong naroroon sa kultura ay hindi dapat makaapekto sa mga resulta);
- huwag mangailangan ng paggamit ng mga mapanganib na pamamaraan at labis na nakakalason na mga kemikal.
Sa kasamaang palad, walang mga pamamaraan na naaayon sa lahat ng mga parameter sa itaas. Para sa isang mapaghahambing na pag-aaral ng mga pinagmanahan sa ating panahon, ang mga pamamaraan ay ginagamit batay sa pagtatasa ng mga katangian ng phenotypic: kahinahunan sa mga varieties ng patatas at kamatis (karera ng patatas at kamatis), uri ng pagsasama, spekula ng peptidase isoenzymes at glucose-6-phosphate isomerase, at sa pagsusuri ng istraktura ng DNA: haba ng polymorphism restriction fragment (RFLP), na kadalasang pupunan ng hybridization probe RG 57, pagtatasa ng microsatellite repeats (SSR at InterSSR), amplification with random primers (RAPD), amplification of restriction fragments (AFLP), amplification with primers homologous to sequences of mobile element (halimbawa, Inter SINE PCR), pagpapasiya ng mga haplotypes ng mitochondrial DNA.
Maikling paglalarawan ng mga pamamaraan para sa maihahambing na pag-aaral ng mga strain na ginamit sa trabaho kasama ang P. Infestans
Mga katangian ng marka ng phenotype
Karera ng "Patatas"
Ang mga karerang "Patatas" ay karaniwang sinaliksik at ginamit na marker. Ang mga karerang "simpleng patatas" ay may isang gene para sa kahinahunan ng patatas, mga "kumplikadong" - hindi bababa sa dalawa. Ang Black et al. (1953), na nagbubuod ng lahat ng data na magagamit sa kanila, ay natagpuan na ang lahi ng phytophthora ay may kakayahang makahawa sa mga halaman na may resistensya na gene / genes na naaayon sa P. infestans virulence gen / genes, at natagpuan ang mga karera 1, 2, 3, at 4 na nakakaapekto sa mga halaman na may mga gen na R1, R2, R3 at R4, ayon sa pagkakabanggit, i. ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga taong nabubuhay sa kalinga at ang host ay nangyayari ayon sa gene para sa prinsipyo ng gen. Dagdag dito, ang Itim, na may partisipasyon ng Gallegly at Malcolmson, ay natuklasan ang mga gen ng paglaban R5, R6, R7, R8, R9, R10 at R11, pati na rin ang mga kaukulang karera (Itim, 1954; Black & Gallegly, 1957; Malcolmson & Black, 1966; Malcolmson, 1970).
Mayroong isang malawak na katawan ng data sa komposisyon ng lahi ng pathogen mula sa iba't ibang mga rehiyon. Nang hindi pinag-aaralan nang detalyado ang data na ito, isasaad lamang namin ang isang pangkalahatang kalakaran: kung saan ginamit ang mga barayti na may bagong mga resistensya na gen o kanilang mga kombinasyon, sa una ay may ilang humina ng huli na pamumula, ngunit pagkatapos ay lumitaw ang mga karera na may kaukulang genulence genes at napili at nagpatuloy ang pagputok ng huli na pamumula. Ang tiyak na pagkabulok laban sa unang 4 na mga gen ng paglaban (R1-R4) ay bihirang sinusunod sa mga koleksyon na nakolekta bago ang pagpapakilala sa paglilinang ng mga pagkakaiba-iba sa mga genes na ito, ngunit ang bilang ng mga masasamang galaw ay tumaas nang matindi nang ang parasito ng pathogen sa mga barayti na nagdadala ng mga gen na ito. Ang Genes 5-11, sa kabilang banda, ay pangkaraniwan sa mga koleksyon (Shaw, 1991).
Ang isang pag-aaral ng ratio ng iba't ibang mga lahi sa panahon ng lumalagong panahon, na isinagawa noong huling bahagi ng 1980, ay ipinakita na sa simula ng pag-unlad ng sakit, ang mga clone na may mababang pagiging agresibo at 1-2 mga genulence genes ay nangingibabaw sa populasyon.
Dagdag dito, sa pagbuo ng huli na pamumula, ang konsentrasyon ng orihinal na mga clone ay bumababa at ang bilang ng mga "kumplikadong" karera na may mataas na agresibo ay tumataas. Ang paglitaw ng huli sa pagtatapos ng panahon ay umabot sa 100%. Kapag nag-iimbak ng mga tubers, mayroong pagbawas sa pagiging agresibo at pagkawala ng mga indibidwal na genulence genulence. Ang dynamics ng clone replacement ay maaaring maganap sa iba't ibang mga pagkakaiba-iba sa iba't ibang paraan (Rybakova & Dyakov, 1990). Gayunpaman, ang aming mga pag-aaral noong 2000-2010 ay ipinapakita na ang mga kumplikadong karera ay matatagpuan mula sa simula pa lamang ng epiphytotics sa pagitan ng mga strain na nakahiwalay mula sa parehong patatas at kamatis. Marahil ay sanhi ito ng pagbabago sa populasyon ng P. Infestans sa Russia.
Pagsapit ng 1988-1995, ang dalas ng paglitaw ng mga "superraces" na may lahat o halos lahat ng mga genul ng genulence sa iba't ibang mga rehiyon ay umabot sa 70-100%. Ang ganitong sitwasyon ay nabanggit, halimbawa, sa Belarus, sa mga rehiyon ng Leningrad, Moscow, sa Hilagang Ossetia at sa Alemanya (Ivanyuk et al., 2002a, 2002b; Politiko, 1994; Schober-Butin et al., 1995).
Karera ng "Tomato"
Sa mga cultivar ng kamatis, 2 genes lang ng resistensya sa late blight ang natagpuan - Ph1 (Gallegly & Marvell, 1955) at Ph2 (Al-Kherb, 1988). Tulad ng kaso ng karera ng patatas, ang pakikipag-ugnay sa pagitan ng mga kamatis at P. infestans ay nangyayari sa isang batayan ng gene-by-gen. Ang lahi ng T0 ay nahahawa sa mga barayti na walang mga gen ng paglaban (karamihan sa mga ginamit na pang-industriya), ang lahi ng T1 ay nahahawa sa mga lahi na may Ph1 na gene (Ottawa), at ang lahi ng T2 ay nahahawa sa mga uri ng Ph2 na gene.
Sa Russia, halos eksklusibo ang T0 ay natagpuan sa patatas; Ang T0 ay nanaig sa mga kamatis sa simula ng panahon, ngunit kalaunan ay napalitan ito ng lahi ng T1 (Dyakov et al., 1975, 1994). Pagkatapos ng 2000, ang T1 sa mga patatas sa maraming populasyon ay nagsimulang maganap sa simula pa lamang ng mga epiphytotics. Sa Estados Unidos, ang mga strain ng patatas ay hindi pathogenic sa kamatis, pati na rin ang karera ng T0, T1, at T2, habang ang T1 at T2 ay nangingibabaw sa mga kamatis (Vartanian & Endo, 1985; Goodwin et al., 1995).
Uri ng pag-aasawa
Upang maisagawa ang pag-aaral, ang mga tester (sanggunian) na mga strain na may kilalang mga uri ng isinangkot - A1 at A2 - ay kinakailangan. Ang ihiwalay na pagsubok ay inoculated sa kanila sa mga pares sa mga pinggan ng Petri na may medium na oat agar. Pagkatapos ng pagpapapisa ng itlog sa loob ng 10 araw, ang mga plato ay susuriin para sa pagkakaroon o kawalan ng mga oospore sa daluyan sa contact zone ng mga strain. Mayroong 4 na pagpipilian: ang pilay ay kabilang sa uri ng A1 mating, kung bumubuo ito ng mga oospores kasama ang A2 tester, sa A2, kung bumubuo ito ng mga oospore kasama ang A1 tester, sa A1A2, kung bumubuo ito ng mga oospore na may parehong tester, o ay sterile (00), kung hindi ito bumubuo ng oospores na walang tester (bihira ang huling dalawang pangkat).
Upang mas mabilis na matukoy ang mga uri ng isinangkot, sinubukan upang makilala ang mga rehiyon ng genome na nauugnay sa uri ng pagsasama, na may hangarin ng kanilang karagdagang paggamit upang matukoy ang uri ng isinangkot ng PCR. Ang isa sa mga unang matagumpay na eksperimento upang makilala ang naturang site ay isinasagawa ng mga Amerikanong mananaliksik (Judelson et al., 1995). Gamit ang pamamaraang RAPD, nakilala nila ang rehiyon ng W16 na nauugnay sa uri ng pagsasama sa supling ng dalawang tumawid na mga hiwalay, at nagdisenyo ng isang pares ng 24-bp primers para sa pagpapalakas nito (W16-1 (5'-AACACGCACAAGGCATATAAATGTA-3 ') at W16-2 (5' -GCGTAATGTAGCGTAACAGCTCTC-3 ') Matapos ang paghihigpit ng produkto ng PCR na may restriction enzyme na HaeIII, posible na paghiwalayin ang mga isolate sa mga uri ng pagpapares ng A1 at A2.
Ang isa pang pagtatangka upang makakuha ng mga marker ng PCR upang matukoy ang mga uri ng pagsasama ay isinagawa ng mga mananaliksik ng Korea (Kim, Lee, 2002). Natukoy nila ang mga tiyak na produkto gamit ang pamamaraan ng AFLP. Bilang isang resulta, isang pares ng mga primer PHYB-1 (pasulong) (5'-GATCGGATTAGTCAGACGAG-3 ') at PHYB-2 (5'-GCGTCTGCAAGGCGCATTTT-3') ay binuo, na nagpapahintulot sa pumipili na pagpapalaki ng rehiyon ng genome na nauugnay sa A2 mating. Kasunod nito, ipinagpatuloy nila ang gawaing ito at dinisenyo ang mga primer na 5 'AAGCTATACTGGGAGAGGGT-3' (INF-1, pasulong) at 5'-GCGTTCTTTCGTATTACCAC-3 '(INF-2), na pinapayagan ang pumipili na pagpapalaki ng rehiyon ng Mat-A1 na katangian ng mga strain na may uri ng isinangkot A1. Ang paggamit ng mga diagnostic ng PCR ng mga uri ng isinangkot ay nagpakita ng magagandang resulta sa pag-aaral ng mga populasyon ng P. infestans sa Czech Republic (Mazakova et al., 2006), Tunisia (Jmour, Hamada, 2006), at iba pang mga rehiyon. Sa aming laboratoryo (Mytsa, Elansky, hindi nai-publish), 34 P. mga galaw ng infestans na ihiwalay mula sa mga sakit na patatas at mga organo ng kamatis sa iba't ibang mga rehiyon ng Russia (Nasuri ang Kostroma, Ryazan, Astrakhan, Moscow). Ang mga resulta ng pag-aaral ng PCR gamit ang mga partikular na primer na higit sa 90% ay sumabay sa mga resulta ng pagsusuri ng uri ng isinangkot ng tradisyunal na pamamaraan sa isang medium na nakapagpalusog.
Talahanayan 1. Pagkakaiba-iba ng paglaban sa loob ng clone ng Sib 1 (Elansky et al., 2001)
Sample na lokasyon ng koleksyon | Bilang ng mga isolates na nasuri | Bilang ng mga sensitibo (S), mahina lumalaban (SR) at lumalaban (R) na mga strain, mga 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 |
Lungsod ng Yekaterinburg | 15 | 8 (53) | 1 (7) | 6 (40) |
O. Sakhalin | 66 | 0 | 0 | 66 (100) |
Rehiyon ng Omsk | 18 | 0 | 0 | 18 (100) |
Paglaban ng Metalaxyl bilang isang marker ng populasyon
Noong unang bahagi ng 1980s, ang malalakas na pagsiklab ng huli na pagkasira na dulot ng metalaxyl-resistant P. infestans strains ay nabanggit sa iba't ibang mga rehiyon. Ang mga bukid ng patatas sa maraming mga bansa ay nagdusa ng malaking pagkawala (Dowley & O'Sullivan, 1981; Davidse et al., 1983; Derevyagina, 1991). Simula noon, sa maraming mga bansa sa mundo, ang patuloy na pagsubaybay sa paglitaw ng mga phenylamide-resistant na galaw sa mga populasyon ng P. infestans ay isinasagawa. Bilang karagdagan sa isang praktikal na pagtatasa ng mga prospect para sa paggamit ng mga gamot na naglalaman ng phenylamide, pagbuo ng isang sistema ng mga panukalang proteksyon at paghula ng mga epiphytoties, ang paglaban sa mga gamot na ito ay naging isa sa mga tampok na marker na malawakang ginagamit para sa maihahambing na pagtatasa ng mga populasyon ng pathogen na ito. Gayunpaman, ang paggamit ng paglaban sa metalaxyl sa paghahambing na mga pag-aaral ng populasyon ay dapat na isagawa na isinasaalang-alang ang katotohanan na: 1 - ang batayan ng genetiko ng paglaban ay hindi pa tiyak na natutukoy, 2 - paglaban sa metalaxyl ay isang pumipiling kaugalian na maaaring magbago depende sa paggamit ng phenylamides, 3 - magkakaiba ang antas ng pagiging sensitibo sa mga metalaxyl strain sa loob ng isang clonal line (Talahanayan 1).
Spectra ng isozymes
Ang mga marka ng Isozyme ay karaniwang independiyente sa mga panlabas na kundisyon, ipinapakita ang pamana ng Mendelian at may kapangyarihan, pinapayagan na makilala sa pagitan ng homo- at heterozygotes. Ang paggamit ng mga protina bilang mga marker ng gene ay ginagawang posible upang makilala ang parehong malalaking pagsasaayos ng materyal na genetiko, kasama na ang mga chromosomal at genomic mutation, at solong mga amino acid substitutions.
Ang electroforetic na pag-aaral ng mga protina ay ipinapakita na ang karamihan sa mga enzyme ay umiiral sa mga organismo sa anyo ng maraming mga praksiyon na magkakaiba sa electrophoretic mobility. Ang mga praksyon na ito ay resulta ng pag-encode ng maraming anyo ng mga enzyme ng iba't ibang mga loci (isozymes o isozymes) o ng iba't ibang mga alleles ng parehong locus (allozymes o alloenzymes). Iyon ay, ang mga isozyme ay magkakaibang anyo ng isang enzyme. Ang magkakaibang mga form ay may parehong aktibidad na catalytic, ngunit bahagyang naiiba sa solong mga amino acid substitutions sa peptide at namamahala. Ang mga nasabing pagkakaiba ay isiniwalat sa panahon ng electrophoresis.
Kapag pinag-aaralan ang mga strain ng P. infestans, ang spektrum ng isoenzymes ng dalawang protina, peptidase at glucose-6-phosphate isomerase, ay ginagamit (ang enzyme na ito ay monomorphic sa mga populasyon ng Russia; samakatuwid, ang mga pamamaraan ng pag-aaral nito ay hindi ipinakita sa gawaing ito). Upang paghiwalayin ang mga ito sa isozymes sa isang electric field, ang mga paghahanda ng protina na nakahiwalay sa mga pinag-aralan na organismo ay inilalapat sa isang gel plate na nakalagay sa isang electric field. Ang rate ng pagsasabog ng mga indibidwal na protina sa gel ay nakasalalay sa singil at bigat ng molekula; samakatuwid, sa isang electric field, ang pinaghalong mga protina ay pinaghiwalay sa mga indibidwal na fraction, na maaaring mailarawan gamit ang mga espesyal na tina.
Ang pag-aaral ng peptidase isoenzymes ay isinasagawa sa cellulose-acetate, starch o polyacrylamide gels. Ang pinaka-maginhawa ay ang pamamaraan batay sa paggamit ng mga cellulose acetate gels na gawa ng Helena Laboratories Inc. Hindi ito nangangailangan ng malalaking halaga ng mga materyales sa pagsubok, pinapayagan nito ang isa na makakuha ng mga magkakaibang banda sa gel pagkatapos ng electrophoresis para sa parehong enzyme loci, ang pagpapatupad nito ay hindi nangangailangan ng malaking oras at mga gastos sa materyal (Larawan 2).
Ang isang maliit na piraso ng mycelium ay inililipat sa isang 1,5 ML microtube, idinagdag dito ang 1-2 patak ng dalisay na tubig. Pagkatapos nito, ang sample ay homogenized (halimbawa, na may isang electric drill na may isang plastic attachment na angkop para sa isang microtube) at sedimented sa loob ng 25 segundo sa isang centrifuge sa 13000 rpm. 8 μl mula sa bawat microtube. ang supernatant ay inililipat sa plate ng aplikante.
Ang cellulose acetate gel ay inalis mula sa lalagyan ng buffer, na-blotter sa pagitan ng dalawang sheet ng filter paper at inilagay kasama ang nagtatrabaho layer sa tuktok ng plastic base ng aplikator. Ang solusyon mula sa plato ay inililipat ng aplikator papunta sa gel 2-4 beses. Ang gel ay inililipat sa isang silid ng electrophoresis,
Talahanayan 2. Ang komposisyon ng solusyon na ginamit para sa paglamlam ng cellulose acetate gel sa pagtatasa ng peptidase isoenzymes, isang patak ng pintura (bromophenol blue) ay inilalagay sa gilid ng gel.
TRIS HCl, 0,05M, Ph 8,0 2 ml
Peroxidase, 1000 U / ml 5 patak
o-dianisidine, 4 mg / ml 8 patak
MgCl2, 20 mg / ml 2 patak
Gly-Leu, 15 mg / ml 10 patak
L-amino-acid oxidase, 20 u / ml 2 patak
Isinasagawa ang electrophoresis sa loob ng 20 minuto. sa 200 V. Pagkatapos ng electrophoresis, ang gel ay inililipat sa isang mesa ng pagpipinta at nabahiran ng isang espesyal na solusyon sa pagpipinta (Talahanayan 2). 10 ML ng 1,6% DIFCO agar ay paunang natunaw sa isang microwave oven, pinalamig sa 60 ° C, pagkatapos nito 2 ML ng agar ay halo-halong may halo ng pintura at ibinuhos sa isang gel. Lumilitaw ang mga guhitan sa loob ng 15-20 minuto. Ang L-amino-acid oxidase reagent ay idinagdag kaagad bago ihalo ang solusyon sa tinunaw na agar.
Sa mga populasyon ng Russia, ang Pep 1 locus ay kinakatawan ng mga genotypes 100/100 at 92/100. Ang Homozygote 92/92 ay napakabihirang (mga 0,1%). Ang Locus Rehr 2 ay kinakatawan ng tatlong mga genotypes 100/100, 100/112, at 112/112, at lahat ng 3 magkakaiba-iba ay karaniwang (Elanky at Smirnov, 2003, Larawan 2).
Pagsasaliksik ng genome
Paghihigpit ng haba ng fragment polymorphism na may kasunod na hybridization (RFLP-RG 57)
Ang kabuuang DNA ay ginagamot sa Eco R1 restriction enzyme, ang mga fragment ng DNA ay pinaghihiwalay ng electrophoresis sa agarose gel. Nuclear DNA ay napakalaki at maraming mga paulit-ulit na pagkakasunud-sunod, na ginagawang mahirap na direktang pag-aralan ang maraming mga fragment na nakuha ng pagkilos ng mga paghihigpit na enzyme. Samakatuwid, ang mga fragment ng DNA na pinaghihiwalay sa gel ay inililipat sa isang espesyal na lamad at ginagamit para sa hybridization sa RG 57 na pagsisiyasat, na kasama ang mga nucleotide na may label na radioactive o fluorescent na mga label. Ang probe na ito ay hybridize na may paulit-ulit na mga pagkakasunud-sunod ng genomic (Goodwin et al., 1992, Forbes et al., 1998). Matapos ang visualization ng mga resulta ng hybridization sa isang light- o radioactive material, isang multi-locus hybridization profile (fingerprinting) ang nakuha, na kinatawan ng 25-29 mga fragment (Forbes et al., 1998). Ang mga anak ng Asexual (clonal) ay magkakaroon ng parehong mga profile. Sa pamamagitan ng pag-aayos ng mga banda sa electrophoretogram, maaaring hatulan ng isa ang pagkakapareho at pagkakaiba ng mga inihambing na organismo.
Mga haplotypes ng Mitochondrial DNA
Sa karamihan ng mga eukaryotic cell, ang mtDNA ay ipinakita sa anyo ng isang dobleng-straced na pabilog na molekula ng DNA, na, hindi tulad ng mga nukleyar na chromosome ng eukaryotic cells, na kinokopya ng semi-konserbatibong at hindi nauugnay sa mga molekula ng protina.
Ang mitochondrial genome ng P. infestans ay naayos, at ang bilang ng mga gawa ay nakatuon sa pagtatasa ng haba ng fragment ng paghihigpit (Carter et al, 1990, Goodwin, 1991, Gavino, Fry, 2002). Matapos bumuo sina Griffith at Shaw (1998) ng isang simple at mabilis na pamamaraan para sa pagtukoy ng mga haplotyp na mtDNA, ang marker na ito ay naging isa sa pinakatanyag sa pag-aaral ng P. Infestans. Ang kakanyahan ng pamamaraan ay binubuo sa sunud-sunod na pagpapalaki ng dalawang mga mitochondrial DNA fragment (mula sa karaniwang genome) na may mga primer F2-R2 at F4-R4 (Talahanayan 3) at ang kanilang kasunod na paghihigpit na may mga paghihigpit na enzyme MspI (1st fragment) at EcoR1 (2nd fragment). Pinapayagan ka ng pamamaraan na makilala ang 4 na haplotypes: Ia, IIa, Ib, IIb. Ang uri II ay naiiba sa uri I sa pamamagitan ng pagkakaroon ng isang insert na 1881 bp at ibang lokasyon ng mga site ng paghihigpit sa mga rehiyon ng P2 at P4 (Larawan 3).
Mula noong 1996, kabilang sa mga pilit na nakolekta sa teritoryo ng Russia, ang mga haplotypes lamang na Ia at IIa ang nabanggit (Elansky et al., 2001, 2015). Maaari silang makilala pagkatapos ng paghihiwalay ng mga produkto ng paghihigpit na may panimulang F2-R2 sa isang electric field (Larawan 4, 5). Ang mga uri ng mtDNA ay ginagamit sa paghahambing ng pagtatasa ng mga pinagmulan at populasyon. Sa isang bilang ng mga pag-aaral, ang mga uri ng mitochondrial DNA ay ginamit upang ihiwalay ang mga linya ng clonal at pasaporte ang P. infestans isolates (Botez et al., 2007; Shein et al., 2009). Gamit ang pamamaraang PCR-RFLP, napagpasyahan na ang mtDNA ay magkakaiba sa parehong P. infestans strain (Elansky at Milyutina, 2007). Mga kondisyon sa pagpapalaki: 1x (500 sec. 94 ° C), 40x (30 sec. 90 ° C, 30 sec. 52 ° C, 90 sec. 72 ° C); 1x (5 min. 72 ° C). Halo ng reaksyon: (20 μl): 0,2 U Taq DNA polymerase, 1x 2,5 mM MgCl2-Taq buffer, 0,2 mM bawat dNTP, 30 pM primer at 5 ng ng nasuri na DNA, deionized na tubig - hanggang sa 20 μl.
Isinasagawa ang paghihigpit ng produkto ng PCR sa loob ng 4-6 na oras sa temperatura na 37 ° C. Halo ng paghihigpit (20 μl): 10x MspI (2 μl), 10x buffric restriction (2 μl), deionized water (6 μl), produkto ng PCR (10 μl).
Talahanayan 3. Mga panimulang aklat na ginamit para sa pagpapalaki ng mga rehiyon ng polymorphic ng mtDNA
Lokus | Primer | Pangunahing haba at pagkakalagay | Haba ng produkto ng PCR | Paghigpitan |
---|---|---|---|---|
P2 | F2: 5'- TTCCCTTTGTCCTACCGAT | 21; 13619-13639 | 1070 | MspI |
R2: 5'- TTACGGCGGTTTAGCACATACA | 22; 14688-14667 | |||
P4 | F4: 5'- TGGTCATCCAGAGGTTTATGTT | 22; 9329-9350 | 964 | EcoRI |
R4:5 - CCGATACCGATACCAGCACCAA | 22; 10292-10271 |
Random primer amplification (RAPD)
Kapag isinasagawa ang RAPD, ginagamit ang isang panimulang aklat (minsan maraming mga primer nang sabay-sabay) na may isang di-makatwirang pagkakasunud-sunod ng nucleotide, kadalasan 10 haba ng mga nucleotide, na may mataas na nilalaman (mula sa 50%) ng mga GC nucleotide at isang mababang temperatura ng pagsusubo (mga 35 ° C). Ang mga naturang primer ay "nakakarating" sa maraming mga komplementaryong site sa genome. Pagkatapos ng amplification, isang malaking bilang ng mga amplicon ang nakuha. Ang kanilang bilang ay nakasalalay sa (mga) panimulang aklat na ginamit at sa mga kundisyon ng reaksyon (konsentrasyon ng MgCl2 at temperatura ng pagsusubo).
Ang visualization ng mga amplicons ay isinasagawa sa pamamagitan ng paglilinis sa polyacrylamide o agarose gel. Kapag nagsasagawa ng pagtatasa ng RAPD, kinakailangan na maingat na subaybayan ang kadalisayan ng pinag-aralan na materyal, mula pa ang kontaminasyon sa iba pang mga nabubuhay na bagay ay maaaring maging sanhi ng isang makabuluhang pagtaas sa bilang ng mga artifact, na kung saan ay marami kahit na sa pagtatasa ng purong materyal (Perez et al, 1998). Ang paggamit ng pamamaraang ito sa pag-aaral ng genome ng P. infestans ay makikita sa maraming mga gawa (Judelson, Roberts, 1999, Ghimire et al., 2002, Carlisle et al., 2001). Ang pagpili ng mga kundisyon ng reaksyon at primer (51 10-nucleotide primers ay pinag-aralan) ay ibinigay sa artikulo ni Abu-El Samen et al., (2003).
Pagsusuri sa Repeat na Reputat ng Mikrosatelit (SSR)
Ang mga pag-uulit ng microsatellite (simpleng pag-uulit ng pagkakasunud-sunod, SSR) ay magkatulad na paulit-ulit na maikling pagkakasunud-sunod ng 1-3 (minsan hanggang 6) na mga nucleotide na naroroon sa mga nuklear na genome ng lahat ng mga eukaryote. Ang bilang ng sunud-sunod na pag-uulit ay maaaring mag-iba mula 10 hanggang 100. Ang microsat satellite loci ay nagaganap na may medyo mataas na dalas at higit o mas mababa pantay na ipinamamahagi sa buong genome (Lagercrantz et al., 1993). Ang polymorphism ng mga pagkakasunud-sunod ng microsatelit ay nauugnay sa mga pagkakaiba sa bilang ng mga pag-uulit ng pangunahing motibo. Ang mga marker ng microsatellite ay naka-codominant, na ginagawang posible upang magamit ang mga ito upang pag-aralan ang istraktura ng populasyon, matukoy ang pagkakaugnayan, mga ruta ng paglipat ng genotype, atbp. Kabilang sa iba pang mga kalamangan ng mga marker na ito, dapat tandaan ng isa ang kanilang mataas na polymorphism, mahusay na reproducibility, neutrality, at ang kakayahang magsagawa ng awtomatikong pagsusuri at pagsusuri. Ang pagsusuri ng polymorphism ng microsatellite repeats ay isinasagawa ng PCR amplification gamit ang mga primer na pantulong sa natatanging mga pagkakasunud-sunod ng flanking microsatelit loci. Sa una, ang pagtatasa ay isinagawa sa paghihiwalay ng mga produktong reaksyon sa isang polyacrylamide gel. Nang maglaon, iminungkahi ng mga empleyado ng Applied Biosystems na gumamit ng mga fluorescent na may label na mga primer na may pagtuklas ng mga produktong reaksyon gamit ang isang awtomatikong laser detector (Diehl et al., 1990), at pagkatapos ay ang mga karaniwang awtomatikong mga DNA sequencer (Ziegle et al., 1992). Ang pagmamarka ng mga primer na may iba't ibang mga fluorescent dyes ay nagbibigay-daan sa iyo upang pag-aralan ang ilang mga marker nang sabay-sabay sa isang linya at, nang naaayon, makabuluhang taasan ang pagiging produktibo ng pamamaraan at pagbutihin ang kawastuhan ng pagtatasa.
Ang mga unang pahayagan na nakatuon sa paggamit ng pagtatasa ng SSR para sa pag-aaral ng P. infestans ay lumitaw noong unang bahagi ng 2000. (Knapova, Gisi, 2002). Hindi lahat ng mga marker na iminungkahi ng mga may-akda ay nagpakita ng sapat na antas ng polymorphism, gayunpaman, dalawa sa kanila (4B at G11) ay kasama sa hanay ng 12 marker ng SSR na iminungkahi ni Lees et al. (2006) at kasunod na pinagtibay ng network ng pagsasaliksik ng Eucablight (www.eucablight .org) bilang pamantayan para sa P. infestans. Pagkalipas ng ilang taon, isang pag-aaral ang na-publish sa paglikha ng isang sistema para sa multiplex analysis ng P. infestans DNA batay sa walong mga marker ng SSR (Li et al., 2010). Sa wakas, pagkatapos suriin ang lahat ng dati nang iminungkahing marker at piliin ang pinaka-kaalaman sa mga ito, pati na rin ang pag-optimize ng mga primer, mga fluorescent label, at mga kondisyon ng amplification, ang parehong pangkat ng mga may-akda ay nagpakita ng isang sistema para sa isang-hakbang na pag-aaral ng multiplex, kabilang ang 12 marker (Talahanayan 4; Li et al. , 2013a). Ang mga primer na ginamit sa sistemang ito ay pinili at may label na isa sa apat na fluorescent marker (FAM, VIC, NED, PET) upang ang mga saklaw ng mga laki ng allele ng mga primer na may parehong mga label ay hindi nag-o-overlap.
Ginawa ng mga may-akda ang pagtatasa sa isang PTC200 amplifier (MJ Research, USA) gamit ang QIAGEN multiplex PCR kit o QIAGEN Typeit Microsatelit PCR kit. Ang dami ng pinaghalong reaksyon ay 12.5 μL. Ang mga kundisyon ng amplification ay ang mga sumusunod: para sa QIAGEN multiplex PCR: 95 ° C (15 min), 30x (95 ° C (20 sec), 58 ° C (90 sec), 72 ° C (60 sec), 72 ° C (20 min); para sa QIAGEN Type-it Microsatelit PCR: 95 ° C (5 min), 28x (95 ° C (30 sec), 58 ° C (90 sec), 72 ° C (20 sec), 60 ° C (30 min).
Ang paghihiwalay at pagpapakita ng mga produkto ng PCR ay isinagawa gamit ang isang ABI3730 na awtomatikong capillary DNA analyzer (Applied Biosystems).
Talahanayan 4. Mga katangian ng 12 karaniwang mga marker ng SSR na ginamit para sa genotyping P. Infestans (Li et al., 2013a)
Pangalan | Bilang ng mga alleles | Laki ng saklaw mga alleles (bp) | Mga Panimula |
PiG11 | 13 | 130-180 | F: NED-TGCTATTTATCAAGCGTGGG R: GTTTTCAATCTGCAGCCGTAAGA |
Pi02 | 4 | 255-275 | F: NED-ACTTGCAGAACTACCGCCC R: GTTTGACCACTTTCCTCGGTTC |
PinfSSR11 | 4 | 325-360 | F: NED-TTAAGCCACGACATGAGCTG R: GTTTAGACAATTGTTTTGTGGTCGC |
D13 | 16 | 100-185 | FAM-TGCCCCCTGCTCACTC R: GCTCGAATTCATTTTCAGACTTG |
PinfSSR8 | 4 | 250-275 | F: FAM-AATTCTGATCGCAACTGAGGG R: GTTTACAAGATACACACGTCGCTCC |
PinfSSR4 | 7 | 280-305 | F: FAM-PointsTGTTCGAGTATGCGACG 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: CGTATTTTCCTGTTATCTAACACC |
PinfSSR2 | 3 | 165-180 | F: PET-CGACTTCTACATCAACCGGC R: GTTGCTTGGACTGCGTCTTTAGC |
Pi4B | 5 | 200-295 | F: PET-AAAATAAAGCCTTTGGTTCA R: GCAAGCGAGGTTTGTAGATT |
Ang isang halimbawa ng pagpapakita ng mga resulta sa pagtatasa ay ipinapakita sa Fig. 6. Ang mga resulta ay sinuri gamit ang GeneMapper 3.7 software sa pamamagitan ng paghahambing ng nakuha na data sa data ng mga kilalang isolates. Upang mapadali ang interpretasyon ng mga resulta sa pagsusuri, kinakailangang isama ang 1-2 na mga isolate ng sanggunian na may kilalang genotype sa bawat pag-aaral.
Ang iminungkahing pamamaraan ng pagsasaliksik ay nasubukan sa isang makabuluhang bilang ng mga sample ng patlang, pagkatapos kung saan ang mga may-akda ay nagsagawa ng standardisasyon ng mga protocol sa pagitan ng mga laboratoryo ng dalawang mga samahan, The James Hutton Institute (UK) at Wageningen University & Research (Netherlands), na, kasama ang posibilidad ng paggamit ng karaniwang mga card ng FTA para sa pinasimple koleksyon at kargamento ng P. infestans mga sampol ng DNA, ginawang posible na pag-usapan ang posibilidad ng paggamit ng komersyal na kaunlaran na ito. Bilang karagdagan, ang isang mabilis at tumpak na pamamaraan ng genotyping P. infestans na nakahiwalay gamit ang multiplex SSR analysis ay ginawang posible upang magsagawa ng standardisadong pag-aaral ng mga populasyon ng pathogen na ito sa isang pandaigdigang sukat, at ang paglikha ng isang database ng mundo sa huli na pagsabog sa loob ng balangkas ng proyekto ng Eucablight (www.eucablight.org), kasama ang , kabilang ang mga resulta ng pag-aaral ng microsatellite, ginawang posible upang subaybayan ang paglitaw at pagkalat ng mga bagong genotypes sa buong mundo.
Napalakas na haba ng paghihigpit ng paghihigpit polymorphism (AFLP). Ang AFLP (pinalakas na polymorphism haba ng fragment) ay isang teknolohiya para sa pagbuo ng mga random na marker ng molekula gamit ang mga partikular na primer. Sa AFLP, ang DNA ay ginagamot ng isang kombinasyon ng dalawang mga restriksyon na enzyme. Ang mga tukoy na adaptor ay ligated sa malagkit na mga dulo ng mga fragment ng paghihigpit.
Ang mga fragment na ito ay pagkatapos ay pinalakas gamit ang mga primer na pantulong sa pagkakasunud-sunod ng adapter at site ng paghihigpit at bilang karagdagan nagdadala ng isa o higit pang mga random na base sa kanilang 3 'dulo. Ang hanay ng mga fragment na nakuha ay nakasalalay sa paghihigpit na mga enzyme at sapalarang napiling mga nucleotide sa 3'-end ng mga primer (Vos et al., 1995). Ang AFLP - ginagamit ang genotyping upang mabilis na mapag-aralan ang pagkakaiba-iba ng genetiko ng iba't ibang mga organismo.
Ang isang detalyadong paglalarawan ng pamamaraan ay ibinibigay sa mga gawa ni Mueller, Wolfenbarger, 1999, Savelkoul et al., 1999. Karamihan sa paghahambing ng paglutas ng mga pamamaraan ng AFLP at SSR ay isinagawa ng mga mananaliksik na Tsino. Pinag-aralan ang phenotypic at genotypic na katangian ng 48 P. infestans isolates na nakolekta sa limang rehiyon ng Hilagang Tsina. Ang spekula ng AFLP ay nagsiwalat ng walong magkakaibang mga DNA genotypes, taliwas sa mga SSR genotypes, kung saan walang natagpuang pagkakaiba-iba (Guo et al., 2008).
Ang pagpapalaki sa mga primer na homologous sa mga pagkakasunud-sunod ng mga elemento ng mobile
Ang mga marker na nagmula sa mga pagkakasunud-sunod ng mga retrotransposon ay napaka-maginhawa para sa pagmamapa ng genetiko, ang pag-aaral ng pagkakaiba-iba ng genetiko at mga proseso ng ebolusyon (Schulman, 2006). Kung ang mga primer ay ginawa upang umakma sa matatag na mga pagkakasunud-sunod ng ilang mga elemento ng mobile, posible na palakasin ang mga rehiyon ng genome na matatagpuan sa pagitan nila. Sa mga pag-aaral ng causative agent ng late blight, ang paraan ng pagpapalaki ng mga rehiyon ng genome gamit ang isang panimulang komplementaryo sa pangunahing pagkakasunud-sunod ng SINE (Short Interspersed Nuclear Elemen) na matagumpay na ginamit (Lavrova at Elansky, 2003). Gamit ang pamamaraang ito, ang mga pagkakaiba ay nagsiwalat kahit sa asekswal na supling ng isang ihiwalay. Kaugnay nito, napagpasyahan na ang inter - SINE - PCR na pamamaraan ay lubos na tiyak at ang rate ng paggalaw ng mga elemento ng SINE sa Phytophthora genome ay mataas.
Sa genome ng P. infestans, 12 pamilya ng mga maikling retrotransposon (SINE) ang nakilala; ang pamamahagi ng species ng maikling retrotransposons ay sinisiyasat, ang mga elemento (SINEs) ay nakilala na matatagpuan sa genome ng P. infestans lamang (Lavrova, 2004).
Mga tampok ng paglalapat ng mga pamamaraan ng paghahambing sa pag-aaral ng mga strain sa pag-aaral ng populasyon
Kapag nagpaplano ng isang pag-aaral, kinakailangan upang malinaw na maunawaan ang mga layunin na hinabol at ginagamit ang mga naaangkop na pamamaraan. Sa gayon, pinapayagan ng ilang mga pamamaraan ang pagbuo ng isang malaking bilang ng mga independiyenteng mga palatandaan ng marker, ngunit sa parehong oras sila ay may mababang pagpaparami at lubos na nakasalalay sa mga ginamit na reagent, kondisyon ng reaksyon, at kontaminasyon ng materyal na pinag-aaralan. Samakatuwid, sa bawat pag-aaral ng isang pangkat ng mga strain, kinakailangan na gumamit ng ilang pamantayan (sanggunian) na mga ihiwalay, ngunit kahit na sa kasong ito, ang mga resulta ng maraming mga eksperimento ay napakahirap pagsamahin.
Ang pangkat ng mga pamamaraan na ito ay may kasamang RAPD, AFLP, InterSSR, InterSINE PCR. Pagkatapos ng amplification, isang malaking bilang ng mga fragment ng DNA na may iba't ibang laki ang nakuha. Maipapayo na gamitin ang mga naturang diskarte kung kinakailangan upang maitaguyod ang mga pagkakaiba sa pagitan ng mga malapit na kaugnay na mga galaw (magulang-anak, ligaw na uri-mutants, atbp.), O sa mga kaso kung saan kinakailangan ang isang detalyadong pagsusuri ng isang maliit na sample. Samakatuwid, ang pamamaraang AFLP ay malawakang ginagamit sa pagmamapa ng genetiko ng P. infestans (van der Lee et al., 1997) at sa mga pag-aaral na intrapopulasyon (Knapova, Gisi, 2002, Cooke et al, 2003, Flier et al, 2003). Ang mga nasabing pamamaraan ay hindi naaangkop na gamitin kapag lumilikha ng mga database ng mga strain, dahil praktikal na imposibleng pagsamahin ang accounting ng mga resulta kapag nagsasagawa ng mga pagsusuri sa iba't ibang mga laboratoryo.
Sa kabila ng tila pagiging simple at bilis ng pagpapatupad (paghihiwalay ng DNA nang walang mahusay na paglilinis, pagpapalakas, pagpapakita ng mga resulta), ang pangkat ng mga pamamaraan na ito ay nangangailangan ng paggamit ng isang espesyal na pamamaraan para sa pagdodokumento ng mga resulta: paglilinis sa polyacrylamide gel na may mga may label na (radioactive o luminescent) na mga primer at kasunod na pagkakalantad sa light o radioactive material. Ang maginoo na ethidium bromide agarose gel imaging ay karaniwang hindi angkop para sa mga pamamaraang ito dahil isang malaking bilang ng mga fragment ng DNA na may iba't ibang laki ay maaaring mag-fuse.
Ang iba pang mga pamamaraan, sa laban, ay nagbibigay-daan sa iyo upang makabuo ng isang maliit na bilang ng mga tampok na may napakataas na reproducibility. Kasama sa pangkat na ito ang pag-aaral ng mga haplotypes ng mitochondrial DNA (dalawang haplotypes na Ia at IIa lamang ang nabanggit sa Russia), mga uri ng pagsasama (ang karamihan sa mga hiwalay ay nahahati sa 2 uri: ang A1 at A2, ang mayabang na SF ay bihirang makita) at peptidase isozyme spectra (dalawang loci Pep1 at Pep2 , na binubuo ng dalawang isozymes bawat isa) at glucose-6-phosphate isomerase (sa Russia walang pagkakaiba-iba para sa katangiang ito, bagaman ang makabuluhang polymorphism ay nabanggit sa ibang mga bansa sa mundo). Maipapayo na gamitin ang mga tampok na ito kapag pinag-aaralan ang mga koleksyon, pagsasama-sama ng mga rehiyonal at pandaigdigang mga database. Sa kaso ng pagtatasa ng isozymes at haplotypes ng mitochondrial DNA, posible na gawin nang walang karaniwang mga galaw sa lahat, habang sa pagtatasa ng mga uri ng pagsasama, kinakailangan ng dalawang ihiwalay na pagsubok na may kilalang mga uri ng isinangkot.
Ang mga kondisyon ng reaksyon at reagent ay maaari lamang makaapekto sa pagkakaiba ng produkto sa electrophoretogram; ang pagpapakita ng mga artifact sa mga ganitong uri ng pag-aaral ay malamang na hindi.
Sa kasalukuyan, ang karamihan ng mga populasyon sa bahaging Europa ng Russia ay kinakatawan ng mga uri ng parehong uri ng pagsasama (Talaan 6), kasama ng mga ito ay may mga hiwalay na may mga uri Ia at IIa ng mitochondrial DNA (iba pang mga uri ng mtDNA na natagpuan sa mundo ay hindi natagpuan sa Russia pagkatapos ng 1993). Ang spectra ng peptidase isozymes ay kinakatawan ng dalawang genotypes sa Pep1 locus (100/100, 92/92 at heterozygote 92/100, at ang 92/92 genotype ay napakabihirang (<0,3%)) at dalawang genotypes sa Pep 2 locus (100/100 , 112/112 at heterozygote 100/112, na may genotype na 112/112 na nagaganap na mas madalas sa 100/100, ngunit madalas din).
Walang pagkakaiba-iba sa spectrum ng isoenzymes ng glucose-6-phosphate isomerase pagkatapos ng 1993 (ang pagkawala ng clonal line na US-1); ang lahat ng pinag-aralan na mga isolate ay mayroong 100/100 genotype (Elansky at Smirnov, 2002).
Pinapayagan ng pangatlong pangkat ng mga pamamaraan ang pagkuha ng isang sapat na pangkat ng mga independiyenteng tampok ng marker na may mataas na kakayahang muling makagawa. Ngayon, ang pangkat na ito ay nagsasama ng RFLP-RG57 probe, na gumagawa ng 25-29 mga fragment ng DNA na may iba't ibang laki. Ang RFLP-RG57 ay maaaring magamit pareho kapag pinag-aaralan ang mga sample at pag-iipon ng mga database. Gayunpaman, ang pamamaraang ito ay mas mahal kaysa sa mga nauna, ito ay gugugol ng oras, at nangangailangan ng sapat na malaking halaga ng lubos na nalinis na DNA. Samakatuwid, pinipilit ang mananaliksik na limitahan ang dami ng nasubok na materyal.
Ang pag-unlad ng RFLP-RG57 noong unang bahagi ng 90 ng huling siglo ay makabuluhang pinatindi ang mga pag-aaral ng populasyon ng causative agent ng huli na pagsabog. Naging batayan ito ng pamamaraan batay sa pagpili at pagsusuri ng "Mga linya ng Clonal" (tingnan sa ibaba). Kasabay ng RFLP-RG57, uri ng isinangkot, pag-fingerprint ng DNA (pamamaraan ng RFLP-RG57), ang spektra ng peptidase at glucose-6-phosphate isomerase isoenzymes, at uri ng mitochondrial DNA ay ginagamit upang makilala ang mga linya ng clonal. Salamat sa kanya, ipinakita ito sa al., 1994), ang pagpapalit ng mga dating populasyon ng mga bago (Drenth et al, 1993, Sujkowski et al, 1994, Goodwin et al, 1995a), at mga clonal lineage na nananaig sa maraming mga bansa sa mundo ay nakilala. Ang mga pag-aaral ng mga strain ng Russia na ginagamit ang pamamaraang ito ay nagpakita ng isang mataas na genotypic polymorphism ng mga uri ng bahagi ng Europa at monomorphism ng mga populasyon ng mga Asyano at Malayong Silangan na bahagi ng Russia (Elansky et al, 2001). At ngayon ang pamamaraang ito ay nananatiling pangunahing isa sa pag-aaral ng populasyon ng P. infestans. Gayunpaman, ang malawak na pamamahagi nito ay humahadlang sa halip mataas na gastos at lakas ng paggawa sa pagpapatupad.
Ang isa pang nangangako na pamamaraan na bihirang ginagamit sa pag-aaral ng P. infestans ay ang pagtatasa ng microsatadium ulit (SSR). Sa kasalukuyan, ang pamamaraang ito ay malawakang ginagamit upang ihiwalay ang mga linya ng clonal. Para sa pagtatasa ng mga pilit, tulad ng mga katangian ng phenotypic marker bilang pagkakaroon ng mga virulence gen sa mga uri ng patatas (Avdey, 1995, Ivanyuk et al., 2002, Ulanova et al., 2003) at kamatis ay malawakang ginamit (at patuloy na ginagamit). Sa ngayon, ang mga gen para sa pagkabulok sa mga varieties ng patatas ay nawala ang kanilang halaga bilang marker trait para sa mga pag-aaral ng populasyon dahil sa hitsura ng maximum (o malapit dito) na bilang ng mga genul ng virulence sa karamihan ng mga isolate. Sa parehong oras, ang T1 virulence gene para sa mga kamubulang ng kamatis na nagdadala ng kaukulang Ph1 gene ay matagumpay na ginamit bilang isang marker trait (Lavrova et al., 2003; Ulanova et al., 2003).
Sa maraming mga pag-aaral, ang resistensya ng fungicide ay ginagamit bilang isang marker. Ang katangiang ito ay hindi kanais-nais na gamitin sa mga pag-aaral ng populasyon dahil sa medyo madaling hitsura ng mga mutation ng pagtutol sa mga linya ng clonal pagkatapos ng aplikasyon ng metalaxyl- (o mefenoxam-) na naglalaman ng mga fungicide sa bukid. Halimbawa, ang mga makabuluhang pagkakaiba sa antas ng paglaban ay ipinakita sa loob ng linya ng cl1 ng Sib2001 (Elansky et al., XNUMX).
Samakatuwid, ang uri ng isinangkot, spectrum ng peptidase isoenzyme, uri ng mitochondrial DNA, RFLP-RG57, SSR ang ginustong mga tampok na marker para sa paglikha ng mga bangko ng data at mga pag-label ng mga strain sa mga koleksyon. Upang ihambing ang limitadong mga sample, kung kinakailangan na ilapat ang maximum na bilang ng mga tampok na marker, maaari mong gamitin ang AFLP, RAPD, InterSSR, Inter-SINE PCR (Talaan 5). Gayunpaman, dapat tandaan na ang mga pamamaraang ito ay hindi maganda ang muling paggawa, at sa bawat indibidwal na eksperimento (amplification electrophoresis cycle) kinakailangan na gumamit ng maraming mga isolate ng sanggunian.
Talahanayan 5. Paghahambing ng iba't ibang mga pamamaraan ng pagsasaliksik ng mga strain P. Mga Infestans
saligan | TC | Mga pulis ng Isofer | MtDNA | RFLP-RG57 | RAPD | ISSR | SSR | AFLP | Pahayag |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Halaga ng impormasyon | Н | Н | Н | С | В | В | С | В | В |
Reproducibility | В | В | В | В | Н | Н | С | С | С |
Posibilidad ng mga artifact | Н | Н | Н | Н | В | С | Н | С | В |
Gastos | Н | С | Н | В | Н | Н | Н | С | Н |
Kakayahang manggagawa | Н | Н | Н | В | NS * | NS * | Н | С | NS * |
Bilis ng pagsusuri ** | В | Н | Н | С | Н | Н | Н | Н | Н |
Tandaan: H - mababa, C - katamtaman, B - mataas; НС * - mababa ang lakas ng paggawa kapag gumagamit ng agarose gel o awtomatiko
genotyper, medium - sa pamamagitan ng paglilinis sa polyacrylamide gel na may mga label na primer,
** - hindi binibilang ang oras na ginugol sa lumalaking mycelium para sa paghihiwalay ng DNA.
Istraktura ng populasyon
Mga linya ng clonal
Sa kawalan ng muling pagsasama o hindi gaanong malaking kontribusyon sa istraktura ng populasyon, ang populasyon ay binubuo ng isang tiyak na bilang ng mga clone, mga palitan ng genetiko sa pagitan ng kung saan ay napakabihirang.
Sa mga nasabing populasyon, mas maraming impormasyon na pag-aralan hindi ang mga frequency ng mga indibidwal na gen, ngunit ang mga frequency ng mga genotypes na may karaniwang pinagmulan (mga linya ng clonal o mga linya ng clonal) at magkakaiba lamang sa mga mutasyon ng punto. Ang mga pag-aaral ng populasyon ng huli na blight pathogen at ang pag-aaral ng mga linya ng clonal ay makabuluhang napabilis mula nang ang pagdating ng RFLP-RG57 na pamamaraan noong unang bahagi ng 90 ng huling siglo. Kasama ng RFLP-RG57, uri ng isinangkot, spektra ng peptidase at glucose-6-phosphate isomerase isoenzymes, at uri ng mitochondrial DNA ang ginagamit upang makilala ang mga linya ng clonal. Ang mga katangian ng pinakakaraniwang mga linya ng clonal ay ipinapakita sa Talahanayan 6.
Nangingibabaw ang Clone US-1 sa mga populasyon saanman hanggang sa katapusan ng 80s, pagkatapos nito ay nagsimulang palitan ng iba pang mga clone at nawala mula sa Europa at Hilagang Amerika. Matatagpuan ito ngayon sa Malayong Silangan (Pilipinas, Taiwan, China, Japan, Korea, Koh et al., 1994, Mosa et al, 1993), sa Africa (Uganda, Kenya, Rwanda, Goodwin et al, 1994, Vega-Sanchez et al., 2000; Ochwo et al., 2002) at sa South America (Ecuador, Brazil, Peru, Forbes et al., 1997, Goodwin et al., 1994). Walang mga pagkakasama na kabilang sa linya ng US-1 na natukoy sa Australia lamang. Maliwanag, ang mga P. infestans isolates ay dumating sa Australia na may isa pang alon ng paglipat (Goodwin, 1997).
Ang Clone US-6 ay lumipat mula hilaga ng Mexico patungo sa California noong huling bahagi ng dekada 70 at naging sanhi ng isang epidemya doon sa patatas at kamatis makalipas ang 32 taon nang walang sakit. Dahil sa matindi nitong pagiging agresibo, pinalitan nito ang clone na US-1 at nagsimulang mangibabaw sa kanlurang baybayin ng Estados Unidos (Goodwin et al., 1995a).
Ang mga genotyp na US-7 at US-8 ay natuklasan sa Estados Unidos noong 1992, at noong 1994 pa ay malawak na naipamahagi sa Estados Unidos at Canada. Sa isang panahon ng patlang, ang clone US-8 ay nagawang halos palitan ang clone US-1 sa mga plot ng patatas na naunang nahawahan ng parehong mga clone sa pantay na konsentrasyon (Miller at Johnson, 2000).
Ang mga clone BC-1 hanggang BC-4 ay nakilala sa British Columbia sa isang maliit na bilang ng mga isolates mula sa Goodwin et al., 1995b). Malawak ang pagkalat ng Clone US-11 sa Estados Unidos at pinalitan ang US-1 sa Taiwan. Ang mga clone JP-1 at EC-1, kasama ang clone US-1, ay karaniwan sa Japan at Ecuador, ayon sa pagkakabanggit (Koh et al., 1994; Forbes et al., 1997).
Ang SIB-1 ay isang clone na nanaig sa Russia sa isang malawak na teritoryo mula sa rehiyon ng Moscow hanggang Sakhalin. Sa rehiyon ng Moscow, natuklasan ito noong 1993, at ang ilang populasyon ng patlang ay binubuo pangunahin sa mga uri ng linya ng clonal na ito, na lubos na lumalaban sa metalaxyl. Pagkatapos ng 1993, ang pagkalat ng clone na ito ay nabawasan nang malaki. Sa labas ng Urals noong 1997-1998, ang SIB-1 ay matatagpuan kahit saan, maliban sa Teritoryo ng Khabarovsk (laganap ang clone na SIB-2 doon). Ang spatial na paghihiwalay ng mga clone na may iba't ibang uri ng pagsasama ay hindi kasama ang proseso ng sekswal sa Siberia at Malayong Silangan. Sa rehiyon ng Moscow, sa kaibahan sa Siberia, ang populasyon ay kinakatawan ng maraming mga clone; halos bawat ihiwalay ay may natatanging multilocus genotype (Elansky et al., 2001, 2015). Ang pagkakaiba-iba na ito ay hindi maipaliwanag lamang sa pamamagitan ng pag-angkat ng mga strain ng halamang-singaw mula sa iba't ibang bahagi ng mundo na may na-import na materyal ng binhi. Dahil ang parehong uri ng pagsasama ay nangyayari sa populasyon, posible na ang pagkakaiba-iba nito ay sanhi din ng pagsasama-sama. Samakatuwid, sa British Columbia, ang paglitaw ng mga genotypes BC-2, BC-3, at BC-4 ay ipinapalagay dahil sa hybridization ng mga clone BC-1 at US-6 (Goodwin et al., 1995b). Posibleng ang mga hybrid strain ay matatagpuan sa mga populasyon ng Moscow. Halimbawa, ang mga strain na MO-4, MO-8 at MO-11 heterozygous para sa PEP locus ay maaaring maging mga hybrids sa pagitan ng mga strain na MO-12, MO-21, MO-22, pagkakaroon ng A2 mating type at homozygous para sa isang allele ng PEP locus at ang pilay Ang MO-8, pagkakaroon ng A1 mating type at homozygous para sa iba pang mga allele ng locus. At kung ito ay gayon, at sa mga modernong populasyon ng P. infestans mayroong pagkahilig sa isang pagtaas sa papel na ginagampanan ng proseso ng sekswal, kung gayon ang halaga ng impormasyon ng pagtatasa ng mga multilocus clone ay babawasan (Elansky et al., 2001, 2015).
Pagkakaiba-iba sa mga linya ng clonal
Hanggang sa ika-90 ng ika-20 siglo, ang clonal line na US-1 ay laganap sa buong mundo. Karamihan sa mga patlang at panrehiyong populasyon ay eksklusibo na binubuo ng mga strain na may US-1 genotype. Gayunpaman, ang mga pagkakaiba sa pagitan ng mga nakahiwalay ay napagmasdan din, malamang na sanhi ng isang proseso ng pagbago. Ang mga mutasyon ay naganap sa parehong nukleyar at mitochondrial DNA at apektado, bukod sa iba pang mga bagay, ang antas ng paglaban sa mga gamot na phenylamide at ang bilang ng mga genulence genes. Ang mga linya na naiiba mula sa mga orihinal na genotypes ng mga mutasyon ay ipinahiwatig ng mga karagdagang numero pagkatapos ng tuldok na sumusunod sa pangalan ng orihinal na genotype (halimbawa, ang linya ng mutant ng US-1.1 ng linya ng clonal na US-1). Ang mga linya ng fingerprinting DNA na US-1.5 at US-1.6 ay naglalaman ng mga linya ng accessory na may iba't ibang laki (Goodwin et al., 1995a, 1995b); ang linya ng clonal na US-6.3 ay magkakaiba din mula sa US-6 ng isang linya ng accessory (Goodwin, 1997, Talahanayan 7).
Sa pag-aaral ng mitochondrial DNA, nalaman na ang uri lamang ng 1b mitochondrial DNA ang matatagpuan sa clonal line na US-1 (Carter et al., 1990). Gayunpaman, sa pag-aaral ng mga uri ng lahi ng clonal na ito mula sa Peru at Pilipinas, natagpuan ang mga nakahiwalay na ang mga uri ng mitochondrial DNA ay naiiba mula sa 1b sa pagkakaroon ng mga insertion at pagtanggal (Goodwin, 1991, Koh et al., 1994).
Talahanayan 6. Multilocus genotypes ng ilang P. infestans clonal lines
Pangalan | Uri ng pag-aasawa | Isozymes | Mga fingerprint ng DNA | Uri ng MtDNA | |
GPI | Sigla | ||||
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 |
Tandaan: * - walang data.
Talahanayan 7. Multilocus genotypes at ang kanilang mga mutant line
Pangalan | Uri ng pag-aasawa | | Mga Fingerprint ng DNA (RG57) | Mga Tala | |
GPI | PEP-1 | ||||
US-1 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1011101011001101000110011 | Orihinal na genotype 1 |
US-1.1 | A1 | 86/100 | 100/100 | 1011101011001101000110011 | Mutasyon sa PEP |
US-1.2 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1011101010001101000110011 | Mutasyon sa RG57 |
US-1.3 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1011101001001101000110011 | Mutasyon sa RG57 |
US-1.4 | A1 | 86/100 | 100/100 | 1011101010001101000110011 | Mutasyon sa RG57 at PEP |
US-1.5 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1011101011001101010110011 | Mutasyon sa RG57 |
US-6 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1011111001001100010110011 | Orihinal na genotype 2 |
US-6.1 | A1 | 100/100 | 92 /92 | 1011111001001100010110011 | Mutasyon sa PEP |
US-6.2 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1011101001001100010110011 | Mutasyon sa RG57 |
US-6.3 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1011111001011100010110011 | Mutasyon sa RG57 |
US-6.4 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1011011001001100010110011 | Mutasyon sa RG57 at PEP |
US-6.5 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1011111001001100010010011 | Mutasyon sa RG57 |
BR-1 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1011101000001100001111011 | Orihinal na genotype 3 |
BR-1.1 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1010101000001100001110011 | Mutasyon sa RG57 |
Mayroon ding mga pagbabago sa specra ng isozymes. Bilang isang patakaran, ang mga ito ay sanhi ng pagkasira ng isang organismo na una na heterozygous para sa enzyme na ito sa mga homozygous. Noong 1993, sa mga prutas na kamatis, nakilala namin ang isang pilay na may mga katangian na tipikal para sa US-1: RG57 fingerprinting, mitochondrial DNA type, at 86/100 genotype para sa glucose-6-phosphatizomerase, ngunit ito ay homozygous (100/100) para sa unang peptidase locus sa halip na isang 92/100 heterozygote na tipikal ng clonal line na ito. Pinangalanan namin ang genotype ng ganitong sala na MO-17 (Talahanayan 6). Ang mga linya ng mutant na US-1.1 at US-1.4 ay magkakaiba din mula sa US-1 ayon sa mga mutasyon sa unang lokasyon ng peptidase (Talahanayan 7).
Ang mga mutasyon na humahantong sa mga pagbabago sa bilang ng mga genul ng genulence para sa mga varieties ng patatas at kamatis ay karaniwan. Nakilala ang mga ito sa mga isolate ng clonal line na US-1 sa mga populasyon mula sa Netherlands (Drenth et al., 1994), Peru (Goodwin et al., 1995a), Poland (Sujkowski et al., 1991), hilagang Hilagang Amerika (Goodwin et al., ., 1995b). Ang mga pagkakaiba-iba sa bilang ng mga potato virulence genes ay nabanggit din sa mga paghihiwalay ng mga linya ng clonal na US-7 at US-8 sa Canada at Estados Unidos (Goodwin et al., 1995a), kabilang sa mga hiwalay ng linya ng SIB-1 sa bahagi ng Asya ng Russia (Elansky et al, 2001 ).
Ang mga paghihiwalay na may malakas na pagkakaiba-iba sa mga antas ng paglaban sa mga gamot na phenylamide ay nakilala sa mga populasyon ng monoclonal na patlang, na ang lahat ay kabilang sa clonal line na Sib-1 (Elansky et al, 2001, Talaan 1). Halos lahat ng mga uri ng linya ng clonal na US-1 ay lubos na sensitibo sa metalaxyl; subalit, ang lubos na lumalaban na mga paghihiwalay ng linyang ito ay naihiwalay sa Pilipinas (Koh et al., 1994) at sa Ireland (Goodwin et al., 1996).
Mga modernong populasyon ng P. infestans
Gitnang Amerika (Mexico)
Ang populasyon ng P. infestans sa Mexico ay malaki ang pagkakaiba sa iba pang mga populasyon sa mundo, na pangunahing sanhi ng makasaysayang posisyon. Maraming mga pag-aaral ng populasyon na ito at kaugnay na mga species ng P. infestans ng clade Phytophthora, pati na rin mga lokal na species ng genus Solanum, na humantong sa konklusyon na ang ebolusyon ng pathogen sa gitnang bahagi ng Mexico ay naganap kasama ang ebolusyon ng mga host na halaman at nauugnay sa pagsasama-sama sa sekso (Grünwald, Flier , 2005). Ang parehong uri ng pagsasama ay kinakatawan sa populasyon, at sa pantay na sukat, at pagkakaroon ng oospores sa lupa, sa mga halaman at tubers ng patatas at ligaw na kaugnay na Solanum species ay nagpapatunay sa pagkakaroon ng isang sekswal na proseso sa populasyon (Fernández-Pavía et al., 2002). Ang mga kamakailang pag-aaral ng Toluca Valley at mga paligid nito (ang presumptive center ng pinagmulan ng pathogen) ay nagkumpirma ng mataas na pagkakaiba-iba ng genetiko ng lokal na populasyon ng P. infestans (134 multilocus genotypes sa isang sample ng 176 na mga sample) at ang pagkakaroon ng maraming magkakaibang mga subpopulasyon sa rehiyon (Wang et al., 2017). Ang mga kadahilanan na nag-aambag sa pagkakaiba-iba na ito ay ang spatial na dibisyon ng mga subpopulasyon na katangian ng mga kabundukan ng gitnang Mexico, pagkakaiba-iba sa mga kondisyon sa paglilinang at mga varieties ng patatas na ginamit sa mga lambak at bundok, at pagkakaroon ng mga ligaw na tuberous Solanum species na maaaring kumilos bilang alternatibong mga host (Fry et al ., 2009).
Gayunpaman, dapat pansinin na ang populasyon ng P. infestans sa hilagang Mexico ay medyo clonal at higit na katulad sa mga populasyon ng Hilagang Amerika, na maaaring ipahiwatig na ito ang mga bagong genotypes (Fry et al., 2009).
Hilagang Amerika
Ang mga populasyon ng Hilagang Amerika ng P. infestans ay palaging may isang napaka-simpleng istraktura at ang kanilang karakter na clonal ay itinatag bago pa ang paggamit ng pagtatasa ng microsatelit. Hanggang 1987, nangingibabaw ang clonal line na US-1 sa Estados Unidos at Canada (Goodwin et al., 1995). Noong kalagitnaan ng 70s, nang lumitaw ang mga fungalide na nakabase sa metalaxyl, ang clone na ito ay nagsimulang mapalitan ng iba pa, mas lumalaban na mga genotypes na lumipat mula sa Mexico (Goodwin et al., 1998). Sa pagtatapos ng dekada 90. ang genotype ng US-8 ay ganap na pinalitan ang US-1 genotype sa Estados Unidos at naging nangingibabaw na linya ng clonal sa patatas (Fry et al., 2009; Fry et al., 2015). Ang sitwasyon ay naiiba sa mga kamatis, na patuloy na naglalaman ng maraming mga linya ng clonal, at ang kanilang komposisyon ay nagbago mula taon hanggang taon (Fry et al., 2009).
Noong 2009, isang malakihang epidemya ng huli na pagkasira ng mga kamatis ang sumiklab sa Estados Unidos. Ang isang tampok ng pandemikong ito ay ang halos sabay-sabay na pagsisimula sa maraming mga lugar sa hilagang-silangan ng Estados Unidos, at ito ay nauugnay sa napakalaking benta ng mga nahawahan na mga punla ng kamatis sa malalaking mga sentro ng hardin (Fry et al., 2013). Napakalaki ng pagkawala ng ani. Ang pagtatasa ng microsatellite ng mga apektadong sample ay nagsiwalat na ang pandemic strain ay kabilang sa clonal line na US-22 A2-type mating. Noong 2009, ang bahagi ng genotype na ito sa populasyon ng Amerikanong P. infestans ay umabot sa 80% (Fry et al., 2013). Sa mga sumunod na taon, ang proporsyon ng agresibong mga genotypes na US-23 (pangunahin sa mga kamatis) at US-24 (sa patatas) ay patuloy na tumaas sa populasyon, gayunpaman, pagkatapos ng 2011, ang rate ng pagtuklas ng US-24 ay bumaba nang malaki, at sa ngayon, halos 90% ng populasyon ng pathogen sa Ang Estados Unidos ay kinatawan ng US-23 genotype (Fry et al., 2015).
Sa Canada, tulad ng sa Estados Unidos, sa pagtatapos ng dekada 90. ang nangingibabaw na genotype na US-1 ay pinalitan ng US-8, ang nangingibabaw na posisyon na nanatiling hindi nagbabago hanggang 2008. Sa Canada, mayroong seryosong mga epidemya ng huli na pamumula na nauugnay sa pagbebenta ng mga nahawahan na mga punla ng kamatis, ngunit sanhi ito ng mga genotypes na US-2009 at US-2010 (Kalischuk et al., 23). Kapansin-pansin ang malinaw na pagkakaiba-iba ng pangheograpiya ng mga genotypes na ito: nangingibabaw ang US-8 sa mga kanlurang lalawigan ng Canada (2012%), habang ang US-23 ay nangingibabaw sa mga silangang lalawigan (68%). Sa mga sumunod na taon, kumalat ang US-8 sa silangang mga rehiyon; subalit, sa pangkalahatan, ang bahagi nito sa populasyon ay bahagyang nabawasan laban sa background ng paglitaw ng mga genotypes na US-83 at US-23 sa bansa (Peters et al., 22). Sa ngayon, ang US-24 ay nagpapanatili ng isang nangingibabaw na posisyon sa buong Canada; Ang US-2014 ay naroroon sa British Columbia, habang ang US-23 at US-8 ay naroroon sa Ontario (Peters, 23).
Kaya, ang mga populasyon ng Hilagang Amerika na P. infestans ay higit sa lahat mga linya ng clonal. Sa nagdaang 40 taon, ang bilang ng mga napansin na clonal genotypes ay umabot na sa 24. Sa kabila ng katotohanang ang mga pagkapagod ng parehong uri ng pagsasama ay naroroon sa populasyon, ang posibilidad ng paglitaw ng mga bagong genotypes bilang isang resulta ng muling pagsasama-sama sa sekswal ay mananatiling mababa. Gayunpaman, sa huling 20 taon, maraming mga kaso ng paglitaw ng mga ephemeral recombinant na populasyon ang naitala (Gavino et al., 2000; Danies et al., 2014; Peters et al., 2014), at sa isang kaso, ang resulta ng pagtawid ay ang genotype US-11 , na nakatanim sa Hilagang Amerika sa loob ng maraming taon (Gavino et al., 2000). Hanggang sa 2009, ang mga pagbabago sa istraktura ng mga populasyon ay naiugnay sa paglitaw ng mga bago, mas agresibong mga genotypes sa kanilang kasunod na paglipat at pag-aalis ng mga dating nangingibabaw na nauna. Ano ang nangyari noong 2009-2010 Sa USA at Canada, ang epiphytotics sa kauna-unahang pagkakataon ay nagpakita na sa panahon ng globalisasyon, ang mga paglaganap ng sakit ay maaaring maiugnay sa aktibong pagkalat ng mga bagong genotypes kapag nagbebenta ng nahawaang materyal sa pagtatanim.
Timog Amerika
Hanggang kamakailan lamang, ang mga pag-aaral ng populasyon ng South American na P. infestans ay hindi regular o malakihan. Alam na ang istraktura ng mga populasyon na ito ay medyo simple at may kasamang 1-5 mga linya ng clonal bawat bansa (Forbes et al., 1998). Kaya, noong 1998, ang mga genotypes na US-1 (Brazil, Chile) BR-1 (Brazil, Bolivia, Uruguay, Paraguay), EC-1 (Ecuador, Colombia, Peru at Venezuela), AR-1, AR ay natagpuan sa patatas -2, AR-3, AR-4 at AR-5 (Argentina), PE-3 at PE-7 (southern Peru). Ang uri ng pag-aasawa na A2 ay naroroon sa Brazil, Bolivia at Argentina at hindi natagpuan sa kabila ng hangganan ng Bolivian-Peruvian sa lugar ng Lake Titicaca, kung saan ang EC-1 A1 genotype ay pinangungunahan sa Andes. Sa mga kamatis, nanatili ang US-1 na nangingibabaw na genotype sa buong Timog Amerika.
Ang sitwasyon ay higit pa o mas mababa nagpatuloy sa 2000s. Ang isang mahalagang punto ay ang pagtuklas sa Hilagang Andes sa mga ligaw na lumalagong kamag-anak na patatas (S. brevifolium at S. tetrapetalum) ng isang bagong linya ng clonal EC-2 ng uri ng A2 (Oliva et al., 2010). Ipinakita ng mga pag-aaral na phylogenetic na ang linyang ito ay hindi ganap na magkapareho sa P. infestans, kahit na malapit itong nauugnay dito, na may kaugnayan dito na iminungkahi na isaalang-alang ito, pati na rin ang isa pang linya, EC-3, na nakahiwalay mula sa puno ng kamatis na S. betaceum na lumalaki sa Andes, isang bagong species na tinatawag na P. andina; gayunpaman, ang katayuan ng species na ito (isang malayang species o isang hybrid ng P. infestans na may ilang hindi pa kilalang linya) ay hindi pa malinaw (Delgado et al., 2013).
Sa kasalukuyan, lahat ng populasyon ng South American na P. infestans ay clonal. Sa kabila ng pagkakaroon ng parehong uri ng pagsasama, walang nakitang mga recombinant na populasyon. Sa mga kamatis, ang US-1 genotype ay nasa lahat ng dako, tila nawala mula sa patatas ng mga lokal na pilit, na ang eksaktong pinagmulan ay hindi pa rin alam. Sa Brazil, Bolivia at Uruguay naroroon ang genotype ng BR-1; sa Peru, kasama ang US-1 at EC-1, maraming iba pang mga lokal na genotypes. Sa Andes, ang nangingibabaw na posisyon ay pinananatili ng clonal line EC-1, ang ugnayan kung saan natuklasan ang P. andina ay nananatiling hindi kilala. Ang nag-iisang "hindi matatag" na lugar kung saan para sa panahon 2003-2013. mayroong mga makabuluhang pagbabago sa populasyon, naging Chile (Acuña et al., 2012), kung saan noong 2004-2005. ang populasyon ng pathogen ay nailalarawan sa pamamagitan ng paglaban sa metalaxyl at isang bagong mitochondrial DNA haplotype (Ia sa halip na dating dating Ib). 2006 hanggang 2011 sa populasyon, pinangungunahan ng genotype 21 (ayon sa SSR), na ang bahagi ay umabot sa 90%, pagkatapos na ang palad ay ipinasa sa genotype 20, ang dalas ng paglitaw na sa susunod na dalawang taon ay itinatago sa halos 67% (Acuña, 2015).
Europa
Sa kasaysayan ng Europa, nagkaroon ng hindi bababa sa dalawang alon ng paglipat ng P. infestans mula sa Hilagang Amerika: noong ika-1 na siglo. (HERB-1) at maagang bahagi ng ika-70 siglo (US-1). Ang nasa lahat ng pook na pamamahagi ng metalaxyl-naglalaman fungicides noong dekada XNUMX. humantong sa pag-aalis ng nangingibabaw na genotype na US-XNUMX at ang kapalit nito ng mga bagong genotypes. Bilang isang resulta, sa karamihan ng mga bansa sa Kanlurang Europa, ang mga populasyon ng pathogen ay kinakatawan pangunahin ng maraming mga linya ng clonal.
Ang paggamit ng microsatellite analysis para sa pagsusuri ng mga populasyon ng pathogen ay naging posible upang makilala ang mga seryosong pagbabago na naganap sa Kanlurang Europa noong 2005-2008. Noong 2005, isang bagong linya ng clonal ang natuklasan sa UK, na tinawag na 13_A2 (o "Blue 13") at nailalarawan sa A2 mating type , mataas na agresibo at paglaban sa phenylamides (Shaw et al., 2007). Ang parehong genotype ay natagpuan sa mga sampol na nakolekta noong 2004 sa Netherlands at hilagang Pransya, na nagpapahiwatig na lumipat ito sa UK mula sa kontinental ng Europa, posibleng may mga patatas na binhi (Cooke et al., 2007). Ang pag-aaral ng genome ng mga kinatawan ng linya ng clonal na ito ay nagpakita ng isang mataas na antas ng polymorphism ng pagkakasunud-sunod nito (sa pamamagitan ng 2016, ang bilang ng mga pagkakaiba-iba na subclonal ay umabot sa 340) at isang makabuluhang antas ng pagkakaiba-iba sa antas ng ekspresyon ng gen, kasama na. mga effector gen sa panahon ng impeksyon sa halaman (Cooke et al., 2012; Cooke, 2017). Ang mga tampok na ito, kasama ang nadagdagan na tagal ng yugto ng biotrophic, ay maaaring maging sanhi ng mas mataas na pagiging agresibo ng 13_A2 at ang kakayahang mahawahan kahit na ang mga varieties ng patatas na lumalaban sa huli na pamumula.
Sa susunod na ilang taon, ang genotype ay mabilis na kumalat sa mga bansa ng Northwestern Europe (Great Britain, Ireland, France, Belgium, Netherlands, Germany) na may kasabay na pag-aalis ng dating nangingibabaw na mga genotypes 1_A1, 2_A1, 8_A1 (Montarry et al., 2010; Gisi et al. , 2011; Van den Bosch et al., 2011; Cooke, 2015; Cooke, 2017). Ayon sa website na www.euroblight.net, ang bahagi ng 13_A2 sa populasyon ng mga bansang ito ay umabot sa 60-80% at higit pa; ang pagkakaroon ng genotype na ito ay naitala rin sa ilang mga bansa sa Silangan at Timog Europa. Gayunpaman, noong 2009-2012. Ang 13_A2 ay nawala ang mga nangingibabaw na posisyon sa Great Britain at France, na nagbigay sa linya na 6_A1 (8_A1 sa Ireland), at sa Netherlands at Belgian ito ay bahagyang pinalitan ng mga genotypes 1_A1, 6_A1, at 33_A2 (Cooke et al., 2012; Cooke, 2017; Stellingwerf, 2017).
Sa ngayon, halos 70% ng populasyon sa Kanlurang Europa ng P. infestans ay monoclonal. Ayon sa website na www.euroblight.net, ang nangingibabaw na mga genotypes sa mga bansa ng Hilagang-Kanlurang Europa (UK, France,
Ang Netherlands, Belgium) ay mananatili, humigit-kumulang sa pantay na sukat, 13_A2 at 6_A1, ang huli ay halos hindi natagpuan sa labas ng tinukoy na rehiyon (maliban sa Ireland), ngunit mayroon nang hindi bababa sa 58 mga subclone (Cooke, 2017). Ang mga pagkakaiba-iba 13_A2 ay naroroon sa mga kapansin-pansin na bilang sa Alemanya, at sporadically din na sinusunod sa mga bansa ng Gitnang at Timog Europa. Ang Genotype 1_A1 ay bumubuo ng isang makabuluhang bahagi ng populasyon ng Belgium at bahagyang Netherlands at France. Ang Genotype 8_A1 ay nagpapatatag sa populasyon ng Europa sa antas na 3-6%, maliban sa Ireland, kung saan pinapanatili nito ang nangungunang posisyon at nahahati sa dalawang subclone (Stellingwerf, 2017). Sa wakas, sa 2016, isang pagtaas sa dalas ng paglitaw ng mga bagong genotypes 36_A2 at 37_A2, unang naitala noong 2013-2014, ay nabanggit; hanggang ngayon, ang mga genotypes na ito ay matatagpuan sa Netherlands at Belgium at bahagyang sa Pransya at Alemanya, pati na rin sa katimugang bahagi ng Great Britain (Cooke, 2017). Humigit-kumulang 20-30% ng populasyon sa Kanlurang Europa ang kinakatawan ng mga natatanging genotypes bawat taon.
Hindi tulad ng Kanlurang Europa, sa oras na lumitaw ang 13_A2 genotype, ang populasyon ng Hilagang Europa (Sweden, Noruwega, Denmark, Finland) ay kinakatawan hindi ng mga linya ng clonal, ngunit ng isang malaking bilang ng mga natatanging genotypes (Brurberg et al.,
2011). Sa panahon ng aktibong pagkalat ng 13_A2 sa Kanlurang Europa, ang pagkakaroon ng genotype na ito sa Scandinavia ay hindi nabanggit hanggang 2011, nang ito ay unang natuklasan sa North Jutland (Denmark), kung saan higit sa lahat ang mga iba't ibang pang-industriya na patatas ay lumago sa aktibong paggamit ng metalaxyl-naglalaman fungicides (Nielsen et al., 2014). Ayon sa www.euroblight.net, ang genotype 13_A2 ay napansin din sa maraming mga sample mula sa Norway at Denmark noong 2014 at sa maraming mga sample ng Norwegian noong 2016; bilang karagdagan, noong 2013, ang pagkakaroon ng genotype 6_A1 sa isang maliit na halaga ay nabanggit sa Finland. Ang pangunahing dahilan para sa pagkabigo ng 13_A2 at iba pang mga linya ng clonal sa pananakop ng Scandinavia ay itinuturing na ang pagkakaiba-iba ng klima ng rehiyon na ito mula sa mga bansa sa Kanlurang Europa.
Bilang karagdagan sa katotohanan na ang mga cool na tag-init at malamig na taglamig ay nagtataguyod ng kaligtasan ng hindi gaanong mga vegetative mycelium tulad ng oospores (Sjöholm et al., 2013), ang pagyeyelo ng lupa sa taglamig (na karaniwang hindi nangyayari sa mga maiinit na bansa ng Kanlurang Europa) ay nag-aambag sa pagsabay ng pagtubo ng oospores at pagtatanim. patatas, na pinahuhusay ang kanilang papel bilang mapagkukunan ng pangunahing impeksyon (Brurberg et al., 2011). Dapat ding pansinin na, sa hilagang mga kundisyon, ang pag-unlad ng impeksiyon mula sa mga oospores ay lumalampas sa pagbuo ng impeksyon sa tuberous, na sa huli pinipigilan ang pangingibabaw ng mas agresibo, ngunit kalaunan ay nakabuo ng mga linya ng clonal (Yuen, 2012). Ang istraktura ng mga pinakapag-aralang populasyon ng P. infestans sa mga bansa ng Silangang Europa (Poland, ang mga estado ng Baltic) ay halos kapareho ng sa Scandinavia.
Ang parehong uri ng pagsasama ay naroroon din dito, at ang karamihan ng mga genotypes na tinutukoy ng pagtatasa ng SSR ay natatangi (Chmielarz et al., 2014; Runno-Paurson et al., 2016). Tulad ng sa Hilagang Europa, ang pamamahagi ng mga linya ng clonal (pangunahin ng 13_A2 genotype) na praktikal na hindi nakakaapekto sa mga lokal na populasyon ng pathogen, na nagpapanatili ng isang mataas na antas ng pagkakaiba-iba na walang kawalan ng binibigkas na mga nangingibabaw na linya.
Ang pagkakaroon ng 13_A2 ay paminsan-minsang sinusunod sa mga patlang na may mga komersyal na varieties ng patatas. Sa Russia, ang sitwasyon ay umuunlad sa katulad na paraan. Ang pagtatasa ng microsatellite ng P. infestans isolates na nakolekta noong 2008-2011 sa 10 iba't ibang mga rehiyon ng European na bahagi ng Russia, ay nagpakita ng isang mataas na antas ng pagkakaiba-iba ng genotypic at isang kumpletong kakulangan ng mga suliranin sa mga European clonal line (Statsyuk et al., 2014). Pagkalipas ng maraming taon, isang pag-aaral ng mga sample ng P. infestans na nakolekta sa rehiyon ng Leningrad noong 2013-2014 ay nagpakita ng makabuluhang pagkakaiba sa pagitan nila at ng mga genotypes mula sa rehiyon na ito na nakilala sa nakaraang pag-aaral. Sa parehong pag-aaral, walang natagpuang mga genotypes ng Western European (Beketova et al., 2014; Kuznetsova et al., 2016).
Ang mataas na pagkakaiba-iba ng genetiko ng populasyon ng Silangang Europa ng P. infestans at ang kawalan ng mga nangingibabaw na linya ng clonal sa kanila ay maaaring nauugnay sa maraming mga kadahilanan. Una, tulad ng Hilagang Europa, ang mga kondisyon sa klimatiko ng mga isinasaalang-alang na mga bansa ay nag-aambag sa pagbuo ng mga oospores bilang pangunahing mapagkukunan ng impeksyon (Ulanova et al., 2010; Chmielarz et al., 2014). Pangalawa, isang makabuluhang proporsyon ng patatas na ginawa sa mga bansang ito ay lumaki sa maliliit na pribadong bukid, madalas na napapaligiran ng mga kagubatan o iba pang mga hadlang sa malayang paggalaw ng nakahahawang materyal (Chmielarz et al., 2014). Bilang isang patakaran, ang mga patatas na lumaki sa ilalim ng naturang mga kundisyon ay praktikal na hindi ginagamot ng mga kemikal, at ang pagpili ng mga pagkakaiba-iba ay batay sa kanilang huli na paglaban ng sakit, i. walang pumipiling presyon para sa pagiging agresibo at paglaban sa metalaxyl, na nagtatanggal sa mga lumalaban na genotypes, tulad ng 13_A2, ng mga kalamangan kaysa sa iba pang mga genotypes (Chmielarz et al., 2014). Sa wakas, dahil sa maliit na sukat ng mga plots ng lupa, ang kanilang mga may-ari ay karaniwang hindi nagsasanay ng pag-ikot ng ani, lumalaking patatas sa loob ng maraming taon sa parehong lugar, na nag-aambag sa akumulasyon ng isang genetically magkakaibang inoculum (Runno-Paurson et al., 2016; Elansky, 2015; Elansky et al. ., 2015).
Asya
Hanggang kamakailan lamang, ang istraktura ng P. infestans na populasyon sa Asya ay nanatiling medyo hindi naiintindihan. Nabatid na kinakatawan ito ng pangunahin ng mga linya ng clonal, at ang epekto ng muling pagsasama-sama sa sekswal na paglitaw ng mga bagong genotypes ay napakaliit. Kaya, halimbawa, noong 1997-1998. Sa bahagi ng Asya ng Russia (Siberia at Malayong Silangan), ang populasyon ng pathogen ay kinakatawan ng tatlong mga genotypes lamang na may pamamayani ng SIB-1 genotype (Elansky et al., 2001). Ang pagkakaroon ng mga linya ng clonal pathogen ay ipinakita sa mga bansa tulad ng Tsina, Japan, Korea, Pilipinas, at Taiwan (Koh et al., 1994; Chen et al., 2009). Ang linya ng clonal na US-1 ay nangingibabaw sa isang malaking teritoryo ng Asya noong huling bahagi ng dekada 90 - unang bahagi ng 2000. halos saanman nagsimulang mapalitan ng iba pang mga genotypes, na kung saan, ay nagbigay daan sa mga bago. Sa karamihan ng mga kaso, ang mga pagbabago sa istraktura at komposisyon ng mga populasyon sa mga bansang Asyano ay naiugnay sa paglipat ng mga bagong genotypes mula sa labas. Samakatuwid, sa Japan, maliban sa JP-3 genotype, lahat ng iba pang mga Japanese genotypes na lumitaw pagkatapos ng US-1 (JP-1, JP-2, JP-3) ay mayroong higit o mas kaunting napatunayan na panlabas na pinagmulan (Akino et al., 2011) ... Kasalukuyang mayroong tatlong pangunahing populasyon ng pathogen sa Tsina, na may malinaw na paghahati sa heograpiya; Walang o napaka mahina na daloy ng gene sa pagitan ng mga populasyon na ito (Guo et al., 2010; Li et al., 2013b). Ang Genotype 13_A2 ay lumitaw sa teritoryo ng Tsina sa mga timog nitong lalawigan (Yunnan at Sichuan) noong 2005-2007, at noong 2012-1014. nakita rin sa hilagang-silangan ng bansa (Li et al., 2013b). Sa India, ang 13_A2 ay lumitaw marahil sa parehong oras tulad ng sa Tsina, malamang na may mga nahawaang patatas na binhi (Chowdappa et al., 2015), at noong 2009-2010. sanhi ng isang seryosong epiphytosis ng huli na pamumula sa kamatis sa timog ng bansa, pagkatapos nito kumalat sa patatas at noong 2014 ay sanhi ng isang pagsiklab ng huli na pagkasira sa West Bengal, na humantong sa pagkasira at pagpapakamatay ng maraming mga lokal na magsasaka (Fry, 2016).
Aprika
Hanggang 2008-2010 sistematikong pag-aaral ng P. infestans sa mga bansang Africa ay hindi natupad. Sa kasalukuyan, ang mga populasyon ng Africa ng P. infestans ay maaaring nahahati sa dalawang grupo, at ang paghahati na ito ay malinaw na nauugnay sa katotohanan ng pag-import ng mga patatas na binhi mula sa Europa.
Sa Hilagang Africa, na aktibong umaangkat ng mga patatas ng binhi mula sa Europa, ang uri ng pagsasama ng A2 ay malawak na kinakatawan sa halos lahat ng mga rehiyon, na nagbibigay ng isang teoretikal na posibilidad ng paglitaw ng mga bagong genotypes bilang isang resulta ng muling pagsasama-sama ng sekswal (Corbière et al., 2010; Rekad et al., 2017). Bilang karagdagan, sa Algeria, ang pagkakaroon ng mga genotypes 13_A2, 2_A1, at 23_A1 ay nabanggit na may binibigkas na pangingibabaw ng una sa kanila, pati na rin ang isang unti-unting pagbaba sa proporsyon ng mga natatanging genotypes hanggang sa kumpletong pagkawala (Rekad et al., 2017). Sa kaibahan sa natitirang rehiyon, sa Tunisia (maliban sa hilagang-silangan ng bansa), ang populasyon ng pathogen ay kinakatawan pangunahin ng A1 mating type (Harbaoui et al., 2014).
Nangingibabaw dito ang clonal line NA-01. Sa pangkalahatan, ang proporsyon ng mga linya ng clonal sa populasyon ay 43% lamang. Sa Silangan at Timog Africa, kung saan ang dami ng mga pag-angkat ng binhi ay nawawala maliit (Fry et al., 2009), ang P. infestans ay kinakatawan lamang ng dalawang linya na uri ng clonal A1, US-1 at KE-1, at ang huli ay aktibong pinalilipat ang nauna sa patatas ( Pule et al., 2012; Njoroge et al., 2016). Sa ngayon, kapwa ng mga genotypes na ito ay may kapansin-pansin na bilang ng mga pagkakaiba-iba sa subclonal.
Australya
Ang unang ulat ng huli na pagkasira ng patatas sa Australia ay nagsimula pa noong 1907, at ang unang epiphytotia, na maaaring sanhi ng malakas na pag-ulan sa mga buwan ng tag-init, ay naganap noong 1909-1911. (Drenth et al., 2002). Sa pangkalahatan, gayunpaman, ang huli na pagsabog ay walang makabuluhang kabuluhan sa ekonomiya para sa bansa. Ang mga sporadic na pagsiklab ng huli na pamumula, na pinukaw ng mga kundisyon ng panahon na nagbibigay ng mataas na kahalumigmigan, ay hindi madalas nangyayari nang isang beses bawat 5-7 taon at naisalokal sa pangunahin sa hilagang Tasmania at gitnang Victoria. Kaugnay sa nabanggit, ang mga pahayagan na nakatuon sa pag-aaral ng istraktura ng populasyon ng P. infestans sa Australia ay halos wala. Ang pinakabagong magagamit na impormasyon ay mula 1998-2000. (Drenth et al., 2002). Ayon sa mga may-akda, ang populasyon ng estado ng Victoria ay isang clonal lineage na US-1.3, na hindi tuwirang kinumpirma ang paglipat ng genotype na ito mula sa Estados Unidos. Ang mga ispesimen ng Tasmanian ay inuri bilang AU-3, naiiba sa mga genotypes na naroroon sa oras na iyon sa iba pang mga bahagi ng mundo.
Mga tampok ng pagbuo ng huli na pagsabog sa Russia
Sa Europa, ang impeksiyon ay ipinakilala sa mga may sakit na tubers ng binhi, mga oospore na lumubog sa lupa, pati na rin ang zoosporangia na dinala ng hangin mula sa mga halaman na lumago mula sa mga sobrang tubers sa mga bukirin noong nakaraang taon (mga "boluntaryong" halaman), o bookmark para sa pag-iimbak ng tubers. Sa mga ito, ang mga halaman na lumaki sa tambak ng mga itinapon na tubers ay itinuturing na pinaka-mapanganib na mapagkukunan ng impeksyon. doon, ang bilang ng mga usbong na tubers ay madalas na makabuluhan, at ang zoosporangia ay maaaring madala mula sa kanila sa mahabang distansya. Ang natitirang mga mapagkukunan (oospores, "boluntaryong" halaman) ay hindi masyadong mapanganib, sapagkat hindi kaugalian na palaguin ang mga halaman sa parehong bukirin nang mas madalas kaysa sa isang beses bawat 3-4 na taon. Ang impeksyon mula sa mga may sakit na tubers ng binhi ay minimal din dahil sa isang mahusay na sistema ng kontrol sa kalidad ng binhi.
Sa pangkalahatan, ang dami ng inoculum sa mga populasyon ng Europa ay limitado, at samakatuwid ang pagtaas ng epidemya ay medyo mabagal at matagumpay na makontrol gamit ang mga paghahanda ng kemikal na fungicidal. Ang pangunahing gawain sa mga kundisyon sa Europa ay ang paglaban sa impeksyon sa yugto kapag nagsimula ang mass dispersal ng zoosporangia mula sa mga apektadong halaman.
Sa Russia, ang sitwasyon ay radikal na magkakaiba. Karamihan sa pananim ng patatas at kamatis ay lumaki sa maliliit na pribadong hardin; ang mga panukalang proteksiyon ay maaaring hindi isinasagawa sa kanila sa lahat, o ang paggamot sa fungicidal ay isinasagawa sa isang hindi sapat na bilang at magsimula pagkatapos ng paglitaw ng huli na pamumula sa mga tuktok. Bilang isang resulta, ang mga pribadong hardin ng gulay ay nagsisilbing pangunahing mapagkukunan ng impeksyon, mula sa kung saan ang zoosporangia ay dinadala ng hangin sa mga komersyal na pagtatanim. Kinumpirma ito ng aming direktang pagmamasid sa mga rehiyon ng Moscow, Bryansk, Kostroma, Ryazan: ang pinsala sa mga halaman sa mga pribadong hardin ay sinusunod bago pa magsimula ang paggamot ng fungisida ng mga komersyal na pagtatanim. Kasunod nito, ang epidemya sa malalaking larangan ay pinipigilan ng paggamit ng mga paghahanda ng fungicidal, habang sa mga pribadong hardin ay may mabilis na pag-unlad ng huli na pagkasira.
Sa kaso ng hindi tama o "badyet" na paggamot ng mga komersyal na pagtatanim, lumilitaw ang foci of late blight sa mga bukirin; kalaunan sila ay aktibong pagbubuo, na sumasakop sa mas malalaking lugar (Elansky, 2015). Ang impeksyon sa mga pribadong hardin ay nagkakaroon ng isang makabuluhang epekto sa mga epidemya sa mga komersyal na larangan. Sa lahat ng mga rehiyon na lumalagong patatas ng Russia, ang lugar na sinakop ng mga patatas sa mga pribadong hardin ay maraming beses na mas malaki kaysa sa kabuuang lugar ng mga bukirin ng malalaking mga gumagawa. Sa ganitong kapaligiran, ang mga pribadong hardin ng gulay ay maaaring matingnan bilang isang pandaigdigang mapagkukunan ng inoculum para sa mga patlang na komersyal. Subukan nating kilalanin ang mga pag-aari na katangian ng mga genotypes ng mga strain sa mga pribadong hardin.
Ang pagtatanim ng hindi binhi at kuwarentenong pagkontrol ng ware patatas, mga binhi ng kamatis na nakuha mula sa mga kaduda-dudang dayuhang tagagawa, pangmatagalang paglilinang ng patatas at kamatis sa parehong mga lugar, hindi wastong paggagamot ng fungisida o ang kanilang kumpletong pagkawala ay humantong sa matinding epiphytotics sa pribadong sektor, na ang resulta ay libre pagtawid, hybridization at pagbuo ng oospores sa mga pribadong hardin. Bilang isang resulta, ang isang napakataas na pagkakaiba-iba ng genotypic ng pathogen ay sinusunod, kung saan halos bawat pilay ay natatangi sa genotype nito (Elansky et al., 2001, 2015). Ang pagtatanim ng mga patatas na binhi ng iba't ibang mga pinagmulang genetiko ay ginagawang hindi malamang na ang mga linya ng clonal na dalubhasa sa pag-atake ng isang partikular na pagkakaiba-iba ang lalabas. Ang mga pinagpipilian na mga strain sa naturang kaso ay nakikilala sa pamamagitan ng kanilang kagalingan sa maraming bagay na may kaugnayan sa mga apektadong uri, karamihan sa kanila ay may malapit sa maximum na bilang ng mga genulence genes. Ibang-iba ito sa system ng "mga linya ng clonal" na tipikal para sa malalaking larangan ng mga negosyong pang-agrikultura na may maayos na naka-install na sistema ng proteksyon laban sa huli na pagsabog. Ang "mga linya ng clonal" (kapag ang lahat ng mga pagkakasama ng huli na pamumula ng pathogen sa bukid ay kinakatawan ng isa o higit pang mga genotypes) ay nasa lahat ng dako sa mga bansa kung saan ang pagtatanim ng patatas ay isinasagawa nang eksklusibo ng malalaking bukid: ang USA, Netherlands, Denmark, atbp. Sa Inglatera, Irlanda, Poland, kung saan tradisyonal na laganap din ang mga plot ng tahanan lumalagong patatas, mayroon ding mas mataas na pagkakaiba-iba ng genotypic sa mga pribadong hardin. Sa pagtatapos ng ika-20 siglo, ang "mga linya ng clonal" ay laganap sa mga bahagi ng Asya at Malayong Silangan ng Russia (Elansky et al., 2001), na maliwanag na dahil sa paggamit ng magkatulad na mga pagkakaiba-iba ng patatas na eksklusibo para sa pagtatanim. Kamakailan lamang, ang sitwasyon sa mga rehiyon na ito ay nagsimulang magbago patungo sa pagtaas ng pagkakaiba-iba ng genotypic ng mga populasyon.
Ang kakulangan ng masinsinang paggamot na may mga paghahanda sa fungicidal ay may isa pa, direktang kahihinatnan - walang akumulasyon ng mga lumalaban na mga strain sa mga hardin. Sa katunayan, ipinapakita ng aming mga resulta na ang mga galaw na hindi lumalaban sa metalaxyl ay mas madalas na matatagpuan sa mga pribadong hardin kaysa sa mga komersyal na pagtatanim.
Ang kalapitan ng mga taniman ng patatas at kamatis, tipikal para sa mga pribadong hardin, ay pinapabilis ang paglipat ng mga pinagmanahan sa pagitan ng mga pananim na ito, bilang isang resulta, sa huling dekada, kabilang sa mga pinaghiwalay na mga patatas, ang proporsyon ng mga strain na nagdadala ng gene para sa paglaban sa mga uri ng cherry na kamatis (T1), na dating katangian lamang para sa kamatis "pilit. Ang mga strains na may T1 gene sa karamihan ng mga kaso ay lubos na agresibo patungo sa parehong mga patatas at kamatis.
Sa mga nagdaang taon, ang huli na pagkasira ng kamatis ay nagsimulang lumitaw sa maraming mga kaso nang mas maaga kaysa sa patatas. Ang mga punla ng kamatis ay maaaring mapuno ng mga oospore sa lupa, o mga oospore na naroroon sa mga binhi ng kamatis o sumunod sa kanila (Rubin et al., 2001). Sa huling 15 taon, isang malaking bilang ng mga murang nakabalot na binhi, higit sa lahat na na-import, ay lumitaw sa mga tindahan, at ang karamihan sa mga maliliit na tagagawa ay lumipat sa paggamit ng mga ito. Ang mga binhi ay maaaring magdala ng mga strain na may mga genotypes na tipikal para sa mga rehiyon na lumalaki. Sa hinaharap, ang mga genotypes na ito ay kasama sa proseso ng sekswal sa mga pribadong hardin, na humahantong sa paglitaw ng ganap na mga bagong genotypes.
Sa gayon, masasabi na ang mga pribadong hardin ay isang pandaigdigang "melting pot" kung saan, bilang resulta ng pagpapalitan ng materyal na genetiko, ang mga umiiral na genotypes ay naproseso at ganap na lilitaw ang mga bago. Bukod dito, ang kanilang pagpili ay nagaganap sa mga kundisyon na ibang-iba sa mga nilikha para sa patatas sa malalaking bukid: ang kawalan ng fungicidal press, varietal na pagkakapareho ng mga taniman, ang pamamayani ng mga halaman na apektado ng iba't ibang anyo ng impeksyon sa viral at bacterial, kalapitan ng mga kamatis at ligaw na nighthades, aktibong pagtawid at pagbuo ng oospore, ang posibilidad para sa oospores upang kumilos bilang isang mapagkukunan ng impeksyon para sa susunod na taon.
Ang lahat ng ito ay humahantong sa isang napakataas na pagkakaiba-iba ng genotypic ng mga populasyon sa likuran. Sa ilalim ng epiphytotic na kundisyon, ang huli na pamumula ay kumakalat nang napakabilis sa mga hardin ng gulay at napakalaking dami ng spores ang pinakawalan, na lumilipad sa kalapit na mga taniman ng komersyo. Gayunpaman, sa pagpasok sa mga patlang na komersyal na may wastong sistema ng teknolohiyang pang-agrikultura at proteksyon ng kemikal, ang mga spore na dumating ay praktikal na walang pagkakataon na simulan ang epiphytotics sa bukid, na sanhi ng kawalan ng mga linya ng clonal na lumalaban sa fungicides at dalubhasa sa iba't ibang nilinang.
Ang isa pang mapagkukunan ng pangunahing inoculum ay maaaring may sakit na tubers na nakulong sa mga komersyal na punla. Ang mga tubers na ito ay lumago, bilang panuntunan, sa mga bukirin na may mahusay na teknolohiyang pang-agrikultura at masinsinang proteksyon sa kemikal. Ang mga genotypes ng mga isolate na nakaapekto sa tubers ay inangkop sa pagbuo ng kanilang sariling pagkakaiba-iba. Ang mga strain na ito ay makabuluhang mas mapanganib para sa komersyal na pagtatanim kaysa sa inoculum na nagmula sa mga pribadong hardin. Sinusuportahan din ng mga resulta ng aming pagsasaliksik ang palagay na ito. Ang mga populasyon na nakahiwalay mula sa malalaking larangan na may maayos na isinasagawa proteksyon ng kemikal at mahusay na teknolohiyang pang-agrikultura ay hindi naiiba sa mataas na pagkakaiba-iba ng genotypic. Kadalasan ito ay maraming mga linya ng clonal na lubos na agresibo.
Ang mga strain mula sa komersyal na binhi ay maaaring pumasok sa mga populasyon sa mga hardin ng gulay at maging kasangkot sa mga proseso na nangyayari sa kanila. Gayunpaman, sa isang hardin ng gulay, ang kanilang pagiging mapagkumpitensya ay magiging mas mababa kaysa sa isang komersyal na larangan, at sa lalong madaling panahon ay titigil sila sa pag-iral sa anyo ng isang linya na clonal, ngunit ang kanilang mga gen ay maaaring magamit sa populasyon ng "hardin".
Ang impeksyong bubuo sa mga "boluntaryong" halaman at sa mga tambak ng culled tubers sa panahon ng pag-aani ay hindi gaanong nauugnay para sa Russia, dahil Sa pangunahing mga rehiyon na lumalagong patatas ng Russia, sinusunod ang malalim na pagyeyelo ng lupa sa taglamig, at ang mga halaman mula sa mga tuber na nagtalo sa lupa ay bihirang bumuo. Bukod dito, tulad ng ipinakita ng aming mga eksperimento, ang huli na paghinga ng pathogen ay hindi makakaligtas sa mga negatibong temperatura kahit na sa mga tubers na pinanatili ang kanilang kakayahang magamit. Sa tigang na sona, kung saan isinasagawa ang paglilinang ng maagang patatas, ang huli na pamumula ay medyo bihira dahil sa matuyo at mainit na lumalagong panahon.
Sa gayon, kasalukuyang sinusunod namin ang paghahati ng mga populasyon ng P. infestans sa mga populasyon na "bukid" at "hardin". Gayunpaman, sa mga nagdaang taon, ang mga proseso ay napagmasdan na humahantong sa tagpo at interpenetration ng mga genotypes mula sa mga populasyon na ito.
Kabilang sa mga ito, maaaring tandaan ng isang pangkalahatang pagtaas sa literasi ng mga maliliit na tagagawa, ang paglitaw ng abot-kayang maliit na mga pakete ng mga patatas na binhi, ang pagkalat ng mga paghahanda na fungicidal sa maliliit na mga pakete, at pagkawala ng takot sa "kimika" ng populasyon.
Bumangon ang mga sitwasyon kung kailan, salamat sa masiglang aktibidad ng isang tagapagtustos, ang buong mga nayon ay nakatanim ng mga tubers ng binhi ng parehong pagkakaiba-iba at binigyan ng maliliit na mga pakete ng parehong mga pestisidyo. Maaaring ipalagay na ang mga patatas ng parehong pagkakaiba-iba ay matatagpuan sa mga komersyal na pagtatanim sa malapit.
Sa kabilang banda, ang ilang mga kumpanya ng pangangalakal ng pestisidyo ay nagtataguyod ng mga "badyet" na mga scheme ng paggamot sa kemikal. Sa kasong ito, ang bilang ng mga inirekumendang paggamot ay minamaliit at ang pinakamurang fungicides ay inaalok, at ang diin ay hindi sa pag-iwas sa pagpapaunlad ng huli na pagdulas hanggang sa paggapas ng mga tuktok, ngunit sa ilang pagkaantala sa epiphytoty upang madagdagan ang ani. Ang mga nasabing iskema ay nabibigyang katwiran kapag lumalaki ang mga patatas ng ware mula sa mababang-grade na materyal na binhi, kung sa prinsipyo walang tanong na makakuha ng isang mataas na ani. Gayunpaman, sa kasong ito, sa kaibahan sa mga populasyon ng hardin, ang leveled na background ng genetiko ng patatas ay nag-aambag sa pagpili ng mga tukoy na karera sa physiological, na lubhang mapanganib para sa iba't ibang ito.
Sa pangkalahatan, ang mga pagkahilig patungo sa tagpo ng "hardin" at "mga patlang" na pamamaraan ng paggawa ng patatas ay tila sa amin mapanganib. Upang maiwasan ang kanilang mga negatibong kahihinatnan, kapwa sa mga sektor ng bahay at komersyal, kinakailangan upang makontrol ang magkakasamang uri ng mga patatas na binhi at ang saklaw ng mga fungicide na inaalok sa mga pribadong may-ari sa maliit na packaging, pati na rin ang pagsubaybay sa mga scheme ng proteksyon ng patatas at paggamit ng mga paghahanda ng fungicidal sa sektor ng komersyo.
Sa mga lugar ng pribadong sektor, mayroong isang masinsinang pag-unlad hindi lamang sa huli na pagkasira, kundi pati na rin ng Alternaria. Karamihan sa mga may-ari ng pribadong plots ng sambahayan ay hindi nagsasagawa ng mga espesyal na hakbang upang maprotektahan laban sa Alternaria, na nagkakamali sa pagpapaunlad ng Alternaria para sa natural na pagkalanta ng mga tuktok o pag-unlad ng huli na pagkasira. Samakatuwid, sa napakalaking pagbuo ng Alternaria sa mga madaling kapitan, ang mga plots ng sambahayan ay maaaring magsilbing mapagkukunan ng inoculum para sa mga komersyal na pagtatanim.
Mekanismo ng pagkakaiba-iba
Proseso ng mutation
Dahil ang paglitaw ng mga mutasyon ay isang random na proseso na nagpapatuloy na may mababang dalas, ang paglitaw ng mga mutasyon sa anumang lokasyon ay nakasalalay sa dalas ng pag-mutate ng lokus na ito at ang laki ng populasyon. Kapag pinag-aaralan ang dalas ng mga mutasyon ng mga P. infestans strains, ang bilang ng mga kolonya na lumago sa pumipili na nutrient media pagkatapos ng paggamot na may kemikal o pisikal na mutagens ay karaniwang natutukoy. Tulad ng makikita mula sa datos na ipinakita sa Talahanayan 8, ang dalas ng mutasyon ng parehong pilay sa iba't ibang loci ay maaaring magkakaiba ng maraming mga order ng lakas. Ang mataas na dalas ng mga mutasyon sa paglaban sa metalaxyl ay maaaring isa sa mga dahilan para sa akumulasyon ng mga strain na lumalaban dito sa likas na katangian.
Ang dalas ng kusang-loob o sapilitan na mga mutasyon, na kinakalkula batay sa mga eksperimento sa laboratoryo, ay hindi laging tumutugma sa mga proseso na nagaganap sa natural na populasyon, para sa mga sumusunod na kadahilanan:
1. Sa mga asynchronous na fission nukleyar, imposibleng matantya ang dalas ng mga mutasyon bawat isang henerasyong nukleyar. Samakatuwid, ang karamihan sa mga eksperimento ay nagbibigay lamang ng impormasyon nang direkta tungkol sa dalas ng mga mutasyon, nang hindi nakikilala sa pagitan ng dalawang pangyayaring mutational at isang kaganapan kasunod ng mitosis.
2. Karaniwang binabawasan ng solong-hakbang na mga mutasyon ang balanse ng genome, samakatuwid, kasama ang pagkuha ng isang bagong pag-aari, ang pangkalahatang fitness ng organismo ay bumababa. Karamihan sa mga eksperimentong nakuha na mga mutasyon ay may pinababang pagiging agresibo at hindi naitala sa natural na populasyon. Kaya, ang koepisyent ng ugnayan sa pagitan ng antas ng paglaban ng P. infestans mutants sa phenylamide fungicides at ang rate ng paglago sa isang artipisyal na daluyan ay nasa average (-0,62), at ang paglaban sa fungicides at pagiging agresibo sa mga dahon ng patatas (-0,65) (Derevyagina et al. , 1993), na nagpapahiwatig ng mababang fitness ng mga mutant. Ang mga mutasyon sa paglaban sa dimethomorph ay sinamahan din ng isang matalim na pagbaba ng posibilidad na mabuhay (Bagirova et al., 2001).
3. Karamihan sa mga kusang-loob at sapilitan na mga mutasyon ay recessive at hindi nagpapakita ng kanilang mga sarili phenotypically sa mga eksperimento, ngunit bumubuo sila ng isang nakatagong reserbang pagkakaiba-iba sa natural na populasyon. Ang mga strain ng mutant na nakahiwalay sa mga eksperimento sa laboratoryo ay nagdadala ng nangingibabaw o semi-nangingibabaw na mga mutasyon (Kulish at Dyakov, 1979). Tila, ipinaliwanag ng nukleyar na diploidy ang hindi matagumpay na mga pagtatangka upang makakuha ng mga mutant sa ilalim ng impluwensya ng UV irradiation na masama sa dating lumalaban na mga barayti (McKee, 1969). Ayon sa mga kalkulasyon ng may-akda, ang mga naturang pagbago ay maaaring mangyari sa dalas na mas mababa sa 1: 500000. Ang paglipat ng recessive mutation sa isang homozygous, phenotypically na ipinahayag na estado ay maaaring mangyari dahil sa pagsasama-sama ng sekswal o asekswal (tingnan sa ibaba). Gayunpaman, kahit na sa kasong ito, ang pag-mutate ay maaaring maskara ng mga nangingibabaw na mga alleles ng ligaw na uri ng nuclei sa cenotic (multinucleated) mycelium at phenotypically naayos lamang sa panahon ng pagbuo ng mononuclear zoospores.
Talahanayan 8. Dalas ng P. infestans mutation sa mga sangkap na pumipigil sa paglago sa ilalim ng pagkilos ng nitrosomethylurea (Dolgova, Dyakov, 1986; Bagirova et al., 2001)
Koneksyon | Dalas ng mutasyon |
Oxytetracycline | 6,9 10 x-8 |
Blasticidin S | 7,2 10 x-8 |
Streptomycin | 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 |
Ang mga laki ng populasyon ay gumaganap din ng isang mapagpasyang papel sa paglitaw ng kusang mutasyon. Sa napakalaking populasyon, kung saan ang bilang ng mga cell N> 1 / a, kung saan ang isang rate ng pag-mutate, ang mutation ay titigil na maging isang random na kababalaghan (Kvitko, 1974).
Ipinakikita ng mga kalkulasyon na sa isang average na paglusob ng isang patatas na patlang (35 mga spot bawat halaman), 8x1012 spores ay nabubuo araw-araw sa isang ektarya (Dyakov at Suprun, 1984). Tila, ang mga nasabing populasyon ay naglalaman ng lahat ng mga mutasyon na pinapayagan ng uri ng palitan sa bawat lokasyon. Kahit na ang isang bihirang pagbago, na nagaganap na may dalas na 10-9, ay makukuha ng isang libong mga indibidwal mula sa milyun-milyong nakatira sa isang ektarya ng isang patatas na patlang. Para sa mga mutasyon na nagaganap na may mas mataas na dalas (halimbawa, 10-6), sa nasabing populasyon, iba't ibang mga pagpapares na mutasyon ay maaaring mangyari araw-araw (sabay-sabay sa dalawang loci), ibig sabihin ang proseso ng mutational ay papalit sa muling pagsasama.
Mga paglipat
Para sa P. infestans, dalawang pangunahing uri ng paglipat ang alam: upang isara ang distansya (sa loob ng isang patatas na patlang o kalapit na bukirin) sa pamamagitan ng pagkalat ng zoosporangia ng mga agos ng hangin o spray ng ulan, at sa malalayong distansya - na may mga nagtatanim na tubers o dinala na mga prutas na kamatis. Ang unang pamamaraan ay nagbibigay para sa pagpapalawak ng pokus ng sakit, ang pangalawa - ang paglikha ng bagong foci sa mga lugar na malayo sa pangunahing.
Ang pagkalat ng impeksyon sa mga tubers ng kamatis at prutas ay hindi lamang nag-aambag sa paglitaw ng sakit sa mga bagong lugar, ngunit ito rin ang pangunahing mapagkukunan ng pagkakaiba-iba ng genetiko sa mga populasyon. Sa rehiyon ng Moscow, ang mga patatas ay lumaki, dinala mula sa iba't ibang mga rehiyon ng Russia at Western Europe. Ang mga prutas ng kamatis ay dinala mula sa mga timog na rehiyon ng Russia (Astrakhan Region, Krasnodar Teritoryo, North Caucasus). Ang mga binhi ng kamatis, na maaari ring magsilbing mapagkukunan ng impeksyon (Rubin et al., 2001), ay na-import din mula sa katimugang rehiyon ng Russia, China, mga bansa sa Europa at iba pang mga bansa.
Ayon sa mga kalkulasyon ni E. Mayr (1974), ang mga pagbabago sa genetiko sa isang lokal na populasyon na sanhi ng mga mutasyon ay bihirang lumampas sa 10-5 bawat lokasyon, habang sa bukas na populasyon, ang palitan dahil sa counter flow ng mga gen ay hindi bababa sa 10-3 - 10-4.
Ang paglipat sa mga nahawaang tuber ay responsable para sa pagpasok ng P. infestans sa Europa, na kumakalat sa lahat ng mga rehiyon sa mundo kung saan lumaki ang patatas; naging sanhi sila ng pinakaseryosong pagbabago sa populasyon. Ang huli na pagsira sa patatas ay lumitaw sa teritoryo ng Imperyo ng Russia halos sabay-sabay sa hitsura nito sa Kanlurang Europa.
Dahil ang sakit ay unang nabanggit noong 1846-1847 sa mga Baltic States at sa mga sumunod na taon ay kumalat sa Belarus at mga hilagang-kanlurang rehiyon ng Russia, kitang-kita ang pinagmulan ng Kanlurang Europa. Ang unang mapagkukunan ng huli na pagkasira sa Lumang Daigdig ay hindi masyadong halata. Ang hipotesis na binuo ni Fry et al. (Fry et al., 1992; Fry, Goodwin, 1995, Goodwin et al., 1994) ay nagpapahiwatig na ang parasito ay unang nagmula sa Mexico patungong Hilagang Amerika, kung saan kumalat ito sa mga pananim, at pagkatapos ay dinala sa Kanlurang Europa (fig. 7).
Bilang resulta ng paulit-ulit na naaanod (dobleng epekto ng "bottleneck"), ang solong mga clone ay nakarating sa Europa, na ang mga supling ay naging sanhi ng isang pandemya sa buong teritoryo ng Lumang Daigdig kung saan lumaki ang patatas. Bilang katibayan para sa teorya na ito, binanggit ng mga may-akda, una, ang lahat ng uri ng pagsasama (A1) at, pangalawa, ang homogeneity ng mga genotypes ng pinag-aralan na mga strain mula sa iba't ibang mga rehiyon (lahat ng mga ito ay batay sa mga marka ng molekula, kabilang ang 2 isozyme loci, mga pattern ng fingerprinting ng DNA, at ang istraktura ng mitochondrial DNA ay magkapareho, at tumutugma sa clone na US-1 na inilarawan sa USA). Gayunpaman, ang ilang data ay nagdududa sa hindi bababa sa ilan sa mga probisyon ng teorya. Ang pagtatasa ng P. infestans mitochondrial DNA na nakahiwalay mula sa mga sample ng patatas na herbarium na nahawahan sa unang epiphytotic period noong 40 ay ipinapakita na magkakaiba ang mga ito sa istraktura ng mitochondrial DNA mula sa clone US-1, kung saan, samakatuwid, hindi bababa hindi lamang ang mapagkukunan ng impeksyon sa Europa (Ristaino et al, 2001).
Ang huli na kalagayan ng pamumula ay lumala ulit noong 80s ng XX siglo. Ang mga sumusunod na pagbabago ay naganap:
1) Ang average na pagiging agresibo ng populasyon ay tumaas, na humantong, sa partikular, sa laganap na pagkalat ng pinaka-nakakapinsalang anyo ng huli na pagdurog - pinsala sa mga petioles at stems.
2) Nagkaroon ng paglilipat sa oras ng huli na pagdulas ng patatas - mula huli ng Hulyo hanggang unang bahagi ng Hulyo at kahit na sa katapusan ng Hunyo.
3) Ang uri ng A2 na isinangkot, na dating wala sa Lumang Daigdig, ay naging nasa lahat ng dako.
Ang mga pagbabago ay naunahan ng dalawang mga kaganapan: ang malawakang paggamit ng bagong fungicide metalaxyl (Schwinn at Staub, 1980) at ang paglitaw ng Mexico bilang isang tagaluwas ng patatas sa mundo (Niederhauser, 1993). Alinsunod dito, isinulong ang dalawang kadahilanan para sa pagbabago ng populasyon - ang pag-convert ng uri ng isinangkot sa ilalim ng impluwensya ng metalaxyl (Ko, 1994) at ang napakalaking pagpapakilala ng mga bagong pilit na may mga nahawaang tuber mula sa Mexico (Fry at Goodwin, 1995). Bagaman ang mga interconversion ng mga uri ng isinangkot sa ilalim ng impluwensya ng metalaxyl ay nakuha hindi lamang ng Ko, kundi pati na rin sa mga gawaing isinagawa sa Moscow State University laboratoryo (Savenkova, Chherepennicova-Anikina, 2002), mas gusto ang pangalawang teorya. Kasabay ng paglitaw ng pangalawang uri ng pagsasama, ang mga seryosong pagbabago ay naganap sa mga genotypes ng Russian P. infestans strains, kasama ang mga neutral gen (isozyme at RFLP loci), pati na rin ang istraktura ng mitochondrial DNA. Ang kumplikado ng mga pagbabagong ito ay hindi maipaliwanag ng pagkilos ng metalaxyl; sa halip, nagkaroon ng napakalaking pag-import ng mga bagong strain mula sa Mexico, kung saan, na mas agresibo (Kato et al., 1997), naalis ang mga dating pilit (US-1), na naging nangingibabaw sa mga populasyon. Ang pagbabago sa komposisyon ng mga populasyon ng Europa ay naganap sa isang napakaikling panahon - mula 1980 hanggang 1985 (Fry et al., 1992). Sa teritoryo ng dating USSR, ang "mga bagong pilit" ay natagpuan sa mga koleksyon mula sa Estonia noong 1985, iyon ay, mas maaga kaysa sa Poland at Alemanya (Goodwin et al., 1994). Ang huling pagkakataon na ang "lumang pilay na US-1" sa Russia ay ihiwalay mula sa isang nahawahan na kamatis sa rehiyon ng Moscow noong 1993 (Dolgova et al., 1997). Gayundin sa Pransya, ang mga "luma" na kalat ay natagpuan sa mga pagtatanim ng kamatis hanggang sa unang bahagi ng dekada 90, iyon ay, matapos na matagal na silang nawala sa patatas (Leberton at Andrivon, 1998). Ang mga pagbabago sa P. infestans strains ay nakaapekto sa maraming mga ugali, kasama na ang mga may dakilang praktikal na kahalagahan, at nadagdagan ang pagkasira ng huli na pagdulas.
Sekswal na muling pagsasama-sama
Upang ang muling pagsasama ng sekswal na mag-ambag sa pagkakaiba-iba, kinakailangan, una, ang pagkakaroon ng dalawang uri ng pagsasama sa populasyon sa isang ratio na malapit sa 1: 1, at, pangalawa, ang pagkakaroon ng paunang pagkakaiba-iba ng populasyon.
Ang ratio ng mga uri ng isinangkot ay malaki ang pagkakaiba-iba sa iba't ibang populasyon at maging sa iba't ibang taon sa isang populasyon (Talahanayan 9,10, 90). Ang mga dahilan para sa gayong matinding pagbabago sa dalas ng mga uri ng pagsasama sa mga populasyon (tulad ng, halimbawa, sa Russia o sa Israel noong unang bahagi ng 2002 ng huling siglo) ay hindi alam, ngunit pinaniniwalaan na ito ay sanhi ng pagpapakilala ng mas maraming mga mapagkumpitensyang clone (Cohen, XNUMX).
Ang ilang mga hindi direktang data ay nagpapahiwatig ng kurso ng proseso ng sekswal sa ilang mga taon at sa ilang mga rehiyon:
1) Ang mga pag-aaral ng mga populasyon mula sa rehiyon ng Moscow ay ipinakita na sa 13 populasyon kung saan ang bahagi ng A2 mating type ay mas mababa sa 10%, ang kabuuang pagkakaiba-iba ng genetiko na kinakalkula para sa tatlong isozyme loci ay 0,08, at sa 14 na populasyon kung saan lumampas ang bahagi ng A2 30%, ang pagkakaiba-iba ng genetiko ay dalawang beses na mas mataas (0,15) (Elansky et al., 1999). Kaya, mas mataas ang posibilidad ng pakikipagtalik, mas malaki ang pagkakaiba-iba ng genetiko ng populasyon.
2) Ang ugnayan sa pagitan ng ratio ng mga uri ng isinangkot sa mga populasyon at ang tindi ng pagbuo ng oospore ay naobserbahan sa Israel (Cohen et al., 1997) at sa Holland
(Flier et al., 2004). Ipinakita ng aming mga pag-aaral na, sa mga populasyon kung saan nakahiwalay sa uri ng pagsasama ng A2 ay umabot sa 62, 17, 9, at 6%, ang mga oospore ay natagpuan sa 78, 50, 30, at 15% ng sinuri na mga dahon ng patatas (pagkakaroon ng 2 o higit pang mga spot), ayon sa pagkakabanggit.
Ang mga halimbawang may 2 o higit pang mga spot na makabuluhang mas madalas na naglalaman ng mga oospore kaysa sa mga sample na may 1 spot (32 at 14% ng mga sample, ayon sa pagkakabanggit) (Apryshko et al., 2004).
Ang Oospores ay mas karaniwan sa mga dahon ng gitna at ibabang layer ng halaman ng patatas (Mytsa et al., 2015; Elansky et al., 2016).
3) Sa ilang mga rehiyon, natuklasan ang mga natatanging genotypes, ang paglitaw nito ay nauugnay sa muling pagsasama ng sekswal. Samakatuwid, sa Poland noong 1989 at sa Pransya noong 1990, pinipigilan ang homozygous para sa glucose-6-
phosphate isomerase (GPI 90/90). Dahil dati 10/90 heterozygotes lamang ang nakatagpo sa loob ng 100 taon, ang homozygosity ay maiuugnay sa muling pagsasama-sama ng sekswal (Sujkowski et al., 1994). Sa Colombia (USA), ang mga paghihiwalay na pinagsasama ang A2 sa GPI 100/110 at A1 sa GPI 100/100 ay karaniwan, ngunit sa pagtatapos ng panahon ng 1994 (Agosto 16 at Setyembre 9), ang mga strain na may recombinant genotypes (A1 GPI 100/110 at A2 GPI 100/100) (Miller et al., 1997).
4) Sa ilang populasyon mula sa Poland (Sujkowski et al., 1994) at North Caucasus (Amatkhanova et al., 2004), ang pamamahagi ng fingerprint DNA loci at allozyme protein loci ay tumutugma sa pamamahagi ng Hardy-Weinberg, na nagpapahiwatig
tungkol sa mataas na bahagi ng kontribusyon ng muling pagsasama sa sekswal sa pagkakaiba-iba ng mga populasyon. Sa ibang mga rehiyon ng Russia, walang nahanap na sulat sa pamamahagi ng Hardy-Weinberg sa mga populasyon, ngunit ipinakita ang pagkakaroon ng linkage disequilibrium, na nagpapahiwatig ng pamamayani ng pagpaparami ng clonal (Elansky et al., 1999).
5) Ang pagkakaiba-iba ng genetiko (GST) sa pagitan ng mga strain na may iba't ibang mga uri ng pagsasama (A1 at A2) ay mas mababa kaysa sa pagitan ng iba't ibang mga populasyon (Sujkowski et al., 1994), na hindi direktang nagpapahiwatig ng mga krus na sekswal.
Sa parehong oras, ang kontribusyon ng muling pagsasama sa sekswal sa pagkakaiba-iba ng populasyon ay hindi maaaring maging napakataas. Ang kontribusyon na ito ay kinakalkula para sa mga populasyon ng rehiyon ng Moscow (Elansky et al., 1999). Ayon sa mga kalkulasyon ng Lewontin (1979), "ang muling pagsasama, na maaaring makabuo ng mga bagong pagkakaiba-iba mula sa dalawang loci na may dalas na hindi lalampas sa produkto ng kanilang mga heterozygosity, ay magiging epektibo lamang kung ang mga halaga ng heterozygosity para sa parehong mga alleles ay mataas na."
Sa ratio ng dalawang uri ng pagpapares, na tipikal para sa rehiyon ng Moscow, katumbas ng 4: 1, ang dalas ng muling pagsasama ay 0,25. Ang posibilidad na tumawid sa mga strain ay magiging heterozygous para sa dalawa sa tatlong pinag-aralan na isozyme loci sa mga napag-aralan na populasyon ay 0,01 (2 mga strain mula sa 177). Samakatuwid, ang posibilidad ng paglitaw ng dobleng heterozygotes bilang isang resulta ng muling pagsasama ay hindi dapat lumagpas sa kanilang produkto na pinarami ng posibilidad na tumawid (0,25x0,02x0,02) = 10-4, ibig sabihin ang mga recombinant na sekswal ay karaniwang hindi nahuhulog sa napag-aralan na sample ng mga strain. Ang mga kalkulasyon na ito ay ginawa para sa mga populasyon mula sa rehiyon ng Moscow na nailalarawan sa pamamagitan ng medyo mataas na pagkakaiba-iba. Sa mga monomorphic na populasyon tulad ng mga Siberian, ang proseso ng sekswal, kahit na nangyayari ito sa mga indibidwal na populasyon, ay hindi nakakaimpluwensya sa kanilang pagkakaiba-iba ng genetiko.
Bilang karagdagan, ang P. infestans ay nailalarawan sa pamamagitan ng madalas na pag-ayos ng chromosome sa meiosis, na humahantong sa aneuploidy (Carter et al., 1999). Ang mga nasabing paglabag ay binabawasan ang pagkamayabong ng mga hybrids.
Parasexual recombination, mitotic Gene conversion
Sa mga eksperimento sa pagsasanib ng mga P. infestans na galaw na may mutation ng paglaban sa iba't ibang mga inhibitor ng paglago, natagpuan ang paglitaw ng mga misolates na lumalaban sa parehong mga inhibitor (Shattock at Shaw, 1975; Dyakov, Kuzovnikova, 1974; Kulish, Dyakov,
1979). Ang mga strain na lumalaban sa dalawang mga inhibitor ng paglago ay lumitaw bilang isang resulta ng heterokaryotization ng mycelium, at sa kasong ito ay tumali sila sa panahon ng pagpaparami ng mga mononuclear zoospores (Judelson, Ge Yang, 1998), o hindi sumama sa mga monozoosporous na supling, dahil mayroon silang tetraploid (dahil ang mga unang hiwalay ay diploid) nuclei (K , 1979). Ang Heterozygous diploids ay pinaghiwalay sa isang napakababang dalas dahil sa haploidization, chromosome nondisjunction, at mitotic tawiran (Poedinok et al., 1982). Ang dalas ng mga proseso na ito ay maaaring madagdagan sa tulong ng ilang mga pagkilos sa heterozygous diploids (halimbawa, UV irradiation ng germinating spore).
Bagaman ang pagbuo ng mga vegetative hybrids na may dobleng paglaban ay nangyayari hindi lamang sa vitro, kundi pati na rin sa mga patatas na tubers na nahawahan ng isang halo ng mga mutant (Kulish et al., 1978), mahirap na masuri ang papel na ginagampanan ng muling pagsasama-sama ng parasexual sa pagbuo ng mga bagong genotypes sa mga populasyon. Ang dalas ng pagbuo ng segregants dahil sa haploidization, nondisjunction ng chromosome at mitotic tawiran nang walang mga espesyal na epekto ay bale-wala (mas mababa sa 10-3).
Ang paglitaw ng mga homozygous segregant ng heterozygous strains ay maaaring batay sa parehong mitotic tawiran at mitotic gene conversion, na sa P. sojae ay nangyayari na may dalas na 3 x 10-2 hanggang 5 x 10-5 bawat lokasyon, depende sa pilay (Chamnanpunt et al. , 2001).
Bagaman ang dalas ng paglitaw ng heterokaryons at heterozygous diploids ay naging hindi inaasahang mataas (na umaabot sa sampu-sampung porsyento), ang prosesong ito ay nangyayari lamang kapag ang mga mutant culture na nakuha mula sa parehong pilay ay pinagsama-sama. Kapag gumagamit ng iba't ibang mga strain na ihiwalay mula sa kalikasan, ang heterokaryotization ay hindi nangyayari (o nangyayari na may napakababang dalas) dahil sa pagkakaroon ng hindi pagkakatugma ng mga halaman (Poedinok at Dyakov, 1981; Anikina et al., 1997b; Cherepennikova-Anikina et al., 2002). Dahil dito, ang papel na ginagampanan ng parasexual recombination ay maaaring mabawasan lamang sa muling pagsasama-sama ng intraclonal sa heterozygous nuclei at ang paglipat ng mga indibidwal na gen sa isang homozygous na estado nang walang proseso ng sekswal. Ang prosesong ito ay maaaring may kahalagahan na epidemiological sa mga strain na may recessive o semi-dominant na mutation ng paglaban sa fungicide. Ang paglipat nito sa isang homozygous na estado dahil sa proseso ng parasexual ay magpapataas ng paglaban ng carrier ng mutation (Dolgova, Dyakov, 1986).
Introgression ng mga gen
Ang mga species ng heterothallic na Phytophthora ay may kakayahang makipag-ugnayan sa pagbuo ng hybrid oospores (tingnan ang Vorob'eva at Gridnev, 1983; Sansome et al., 1991; Veld et al., 1998). Ang likas na hybrid ng dalawang species ng Phytophthora ay agresibo kaya pinatay nito ang libu-libong mga alder sa UK (Brasier et al., 1999). Ang P. infestans ay maaaring mangyari sa iba pang mga species ng genus (P. erythroseptica, P. nicotianae, P. Cactorum, atbp.) Sa karaniwang mga halaman na host at sa lupa, ngunit may kaunting impormasyon sa panitikan tungkol sa posibilidad ng interspecific hybrids. Sa ilalim ng mga kondisyon sa laboratoryo, ang mga hybrids ay nakuha sa pagitan ng P. infestans at P. Mirabilis (Goodwin at Fry, 1994).
Talahanayan 9. Ang proporsyon ng P. infestans na galaw na may uri ng pagsasama ng A2 sa iba't ibang mga bansa sa mundo sa panahon mula 1990 hanggang 2000 (ayon sa data ng mga bukas na mapagkukunan ng panitikan at mga site na www.euroblight.net, www.eucablight.org)
Bansa | 1990 | 1991 | 1992 | 1993 | 1994 | 1995 | 1996 | 1997 | 1998 | 1999 | 2000 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Belarus | 33 (12) | 34 (29) | |||||||||
Belgium | 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) | |
Estonya | 8 (12) | ||||||||||
Inglatera | 4 (26) | 3 (630) | 9 (336) | ||||||||
Pinlandiya | 0 (15) | 19 (117) | 12 (16) | 21 (447) | 6 (509) | 9 (432) | 43 (550) | ||||
Pransiya | 0 (35) | 0 (56) | 0 (83) | 0 (67) | 0 (86) | 2 (135) | 7 (156) | 6 (123) | 0 (73) | 0 (285) | 0 (135) |
Unggarya | 72 (32) | ||||||||||
Irlanda | 4 (145) | ||||||||||
Hilaga Ireland | 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) | ||||||
Norwega | 25 (446) | 28 (156) | 8 (39) | 18 (257) | 38 (197) | ||||||
Peru | 0 (34, 1984 -86) | 0 (287, 1997-98) | 0 (112) | 0 (66) | |||||||
Poland | 19 (180) | 21 (142) | 33 (256) | 26 (149) | 35 (70) | ||||||
Eskosya | 25 (147) | 11 (163) | 22 (189) | 5 (22) | |||||||
Sweden | 25 (263) | 62 (258) | 49 (163) | ||||||||
Wales | 0 (16) | 7 (97) | 0 (48) | 0 (25) | |||||||
Korea | 36 (42) | 10 (130) | 15 (98) | ||||||||
Tsina | 20 (142, 1995-98) | 0 (6) | 0 (8) | 0 (35) | |||||||
Kolombya | 0 (40, 1994-2000) | ||||||||||
Urugway | 100 (25, 1998-99) | ||||||||||
Moroko | 60 (108, 1997-2000) | 52 (25) | 42 (40) | ||||||||
Сербия | 76 (37) | ||||||||||
Mehiko (Toluca) | 28 (292, 1988-89) | 50 (389, 1997-98) |
Talahanayan 10. Ang proporsyon ng mga P. infestans na galaw na may uri ng pagsasama ng A2 sa iba't ibang mga bansa sa mundo sa panahon mula 2000 hanggang 2011
Bansa | 2001 | 2002 | 2003 | 2004 | 2005 | 2006 | 2007 | 2008 | 2009 | 2010 | 2011 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Awstrya | 65 (83) | ||||||||||
Belarus | 42 (78) | ||||||||||
Belgium | 20 (102 *) | 4 (32) | 50 (14) | 25 (16) | 62 (13) | 54 (26) | 70 (54) | 30 (23) | 29 (35) | 62 (71) | 45 (49) |
Switzerland | 89 (19) | ||||||||||
Чехия | 35 (31) | 54 (64) | 38 (174) | 12 (80) | |||||||
Alemanya | 95 (53) | ||||||||||
Denmark | 48 (52) | ||||||||||
Ekwador | 5 (178) | 6 (108) | 9 (121) | 18 (94) | 2 (44) | 0 (66) | 5 (47) | ||||
Estonya | 54 (25) | 0 (24) | 33 (62) | 45 (140) | 25 (100) | 12 (103) | |||||
Inglatera | 4 (47) | 10 (96) | 31 (55) | 55 (790) | 68 (862) | 70 (552) | 68 (299) | ||||
Pinlandiya | 47 (162) | 12 (218) | 42 | ||||||||
Pransiya | 0 (186) | 4 (108) | 8 (61) | 22 (103) | 33 (303) | 65 (378) | 74 (331) | 75 (125) | 75 (12) | ||
Unggarya | 48 (27) | 48 (90) | 9 | 7 | |||||||
Hilaga Ireland | 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) | ||||||||
Norwega | 39 (328) | 3 (115) | 12 (19) | ||||||||
Peru | 0 (36) | ||||||||||
Poland | 25 (46) | 10 (30) | 85 (20) | 38 (44) | 75 (66) | 55 (56) | 65 (35) | 72 (81) | 85 (21) | ||
Eskosya | 3 (213) | 2 (474) | 24 (135) | 86 (337) | 88 (386) | 74 (172) | |||||
Sweden | 60 (277) | 39 (87) | |||||||||
Slovakia | 0 (36) | 14 (26) | 62 (26) | 0 (26) | |||||||
Wales | 25 (12) | 68 (106) | 80 (88) | 92 (143) | 75 (45) | ||||||
Korea | 46 (26) | ||||||||||
Brasil | 0 (49) | 0 (30) | |||||||||
Tsina | 10 (30) | 0 (6) | 0 (6) | ||||||||
Byetnam | 0 (294, 2003-04) | ||||||||||
Uganda | 0 (8) |
Dynamics ng genotypic na komposisyon ng mga populasyon
Ang mga pagbabago sa komposisyon ng genotypic ng populasyon ng P. infestans ay maaaring mangyari sa ilalim ng impluwensya ng paglipat ng mga bagong clone mula sa iba pang mga rehiyon, kasanayan sa agrikultura (pagbabago ng mga barayti, aplikasyon ng fungicides), at kondisyon ng panahon. Ang mga panlabas na impluwensya ay nakakaapekto sa magkakaibang pag-clone sa iba't ibang yugto ng siklo ng buhay, samakatuwid, taun-taon nakakaranas ang mga populasyon ng mga pagbabago sa paikot sa mga frequency ng mga gen na napapailalim sa pagpili, dahil sa isang pagbabago sa nangingibabaw na papel ng pag-anod at pagpili ng gen.
Impluwensya ng iba't-ibang
Ang mga bagong kultib na may mabisang mga gen para sa patayong paglaban (R-genes) ay isang malakas na pumipili na kadahilanan na pumipili ng mga clone na may mga pantulong na genulence genes sa mga populasyon ng P. infestans. Sa kawalan ng hindi tiyak na paglaban sa iba't ibang patatas na pumipigil sa paglaki ng populasyon ng pathogen, ang proseso ng pagpapalit ng mga nangingibabaw na clone sa populasyon ay nangyayari nang napakabilis. Kaya, pagkatapos ng pagkalat sa rehiyon ng Moscow ng iba't ibang Domodedovsky, na mayroong R3 na resistensya na gene, ang dalas ng mga clone na masama para sa iba't ibang ito ay tumaas mula 0,2 hanggang 0,82 sa isang taon (Dyakov, Derevjagina, 2000).
Gayunpaman, ang pagbabago sa mga dalas ng mga genul na virulence (pathotypes) sa mga populasyon ay nangyayari hindi lamang sa ilalim ng impluwensya ng mga nilinang uri ng patatas. Halimbawa, sa Belarus hanggang 1977, ang mga clone na may mga genulence genes na 1 at 4 ay nangingibabaw, na sanhi ng paglilinang ng mga varieties ng patatas na may mga resistensya na gen na R1 at R4 (Dorozhkin, Belskaya, 1979). Gayunpaman, sa pagtatapos ng 70s ng XX siglo, ang mga clone ay lumitaw na may iba't ibang mga genulence genes at kanilang mga kumbinasyon, at ang mga komplimentaryong resistensya na gen ay hindi kailanman ginamit sa pag-aanak ng patatas (sobrang mga genulence genes) (Ivanyuk et al., 2002). Ang dahilan para sa paglitaw ng naturang mga clone, tila, ay dahil sa paglipat sa Europa ng mga nakakahawang materyal mula sa Mexico na may mga tubers ng patatas. Sa bahay, ang mga clone na ito ay binuo hindi lamang sa mga nilinang patatas, kundi pati na rin sa mga ligaw na species na nagdadala ng iba't ibang mga gen ng paglaban; samakatuwid, ang kombinasyon ng maraming mga genulence genes sa genome ay kinakailangan upang mabuhay sa mga kondisyong iyon.
Tulad ng para sa mga varieties na may hindi tiyak na paglaban, sila, sa pamamagitan ng pagbawas ng rate ng pagpaparami ng pathogen, naantala ang ebolusyon ng mga populasyon nito, na, tulad ng nabanggit na, ay isang pagpapaandar ng bilang. Dahil ang pagiging agresibo ay polygenic, ang mga clone na naglalaman ng mas malaking bilang ng mga gen para sa "pagiging agresibo" ay naipon nang mas maaga sa mas mataas na laki ng populasyon. Samakatuwid, ang labis na agresibo na mga karera ay hindi isang produkto ng pagbagay sa mga nilinang uri na may hindi tiyak na paglaban, ngunit, sa kabaligtaran, mas malamang na makita sa mga taniman ng lubos na madaling kapitan na mga nagtitipon ng mga parasito spore.
Samakatuwid, sa Russia, ang pinaka-agresibong populasyon ng P. Infestans ay natagpuan sa mga zone ng taunang epiphytoties (populasyon mula sa mga rehiyon ng Sakhalin, Leningrad, at Bryansk). Ang pagiging agresibo ng mga populasyon na ito ay naging mas mataas kaysa sa mga Mexico (Filippov et al., 2004).
Bilang karagdagan, mas kaunting mga oospore ang nabuo sa mga dahon ng mga lumalaban na pagkakaiba-iba kaysa sa mga madaling kapitan (Hanson at Shattock, 1998), iyon ay, ang hindi tiyak na paglaban ng pagkakaiba-iba ay binabawasan din ang mga kakayahan sa muling pagsasama ng parasito at ang posibilidad ng mga alternatibong pamamaraan ng taglamig.
Impluwensiya ng fungicides
Ang fungicides ay hindi lamang nagbabawas ng bilang ng mga fytopathogenic fungi, ibig sabihin nakakaapekto sa dami ng mga katangian ng kanilang populasyon, ngunit maaari rin nilang baguhin ang dalas ng mga indibidwal na genotypes, ibig sabihin naiimpluwensyahan ang husay na komposisyon ng mga populasyon. Kabilang sa mga pinakamahalagang tagapagpahiwatig ng mga populasyon na nagbabago sa ilalim ng impluwensya ng fungicides ay ang mga sumusunod: mga pagbabago sa paglaban sa fungicides, mga pagbabago sa pagiging agresibo at pagkabulok, at mga pagbabago sa mga sistema ng pag-aanak.
Impluwensiya ng fungicides sa paglaban at pagiging agresibo ng mga populasyon
Ang antas ng impluwensyang ito ay natutukoy, una sa lahat, sa pamamagitan ng uri ng fungisida na ginamit, na maaaring kondisyon na nahahati sa polysite, oligosite at monosite.
Kasama sa nauna ang karamihan sa mga fungicide sa pakikipag-ugnay. Ang paglaban sa kanila (kung posible man) ay kinokontrol ng isang malaking bilang ng mga mahinang nagpapahiwatig na mga gene. Natutukoy ng mga katangiang ito ang kawalan ng mga nakikitang pagbabago sa paglaban ng populasyon pagkatapos ng paggamot sa mga fungicide (bagaman sa ilang mga eksperimento, ang ilang pagtaas ng paglaban ay nakuha). Ang populasyon ng fungal na napanatili pagkatapos ng pag-spray ng mga fungicide sa pakikipag-ugnay ay binubuo ng dalawang grupo ng mga strain:
1) Mga strain na napanatili sa mga lugar ng mga halaman na hindi ginagamot ng gamot. Dahil walang pakikipag-ugnay sa fungicide, ang agresibo at paglaban ng mga ito ay hindi nagbabago.
2) Mga linya na nakikipag-ugnay sa fungicide, ang konsentrasyon na sa mga punto ng contact ay mas mababa kaysa sa nakamamatay. Tulad ng nabanggit sa itaas, ang paglaban ng bahaging ito ng populasyon ay hindi rin nagbabago, gayunpaman, dahil sa bahagyang nakakapinsalang epekto ng fungicide kahit na sa sublethal na konsentrasyon sa metabolismo ng fungal cell, ang pangkalahatang fitness at ang sangkap na parasitiko, pagiging agresibo, pagbaba (Derevyagina at Dyakov, 1990).
Kaya, kahit na ang isang bahagi ng populasyon na hindi namatay, nahantad sa pakikipag-ugnay sa fungicide, ay may mahinang pagiging agresibo at hindi maaaring maging mapagkukunan ng epiphytotics. Samakatuwid, maingat na paggamot na binabawasan ang dalas ng proporsyon ng populasyon na hindi nakikipag-ugnay sa fungicide ay isang kondisyon para sa tagumpay ng mga panukalang proteksiyon. Ang paglaban sa oligosite fungicides ay kinokontrol ng maraming mga additive gen.
Ang mutation ng bawat gene ay humahantong sa ilang pagtaas ng paglaban, at ang pangkalahatang antas ng paglaban ay sanhi ng pagdaragdag ng naturang mga mutasyon. Samakatuwid, ang pagtaas ng paglaban ay nangyayari sa hakbang-hakbang. Ang isang halimbawa ng isang unti-unting pagtaas ng paglaban ay ang mga mutasyon sa paglaban sa fungicide dimethomorph, na malawakang ginagamit upang maprotektahan ang mga patatas mula sa huli na pamumula. Ang paglaban ng dimethomorph ay polygenic at additive. Ang isang isang hakbang na pag-mutate ay bahagyang nagdaragdag ng paglaban.
Ang bawat kasunod na mutasyon ay binabawasan ang laki ng target at, dahil dito, ang dalas ng kasunod na mga mutasyon (Bagirova et al., 2001). Ang pagtaas sa average na paglaban ng populasyon pagkatapos ng paulit-ulit na paggamot sa oligosite fungicide ay nangyayari nang paunahin at unti-unti. Ang bilis ng prosesong ito ay natutukoy ng hindi bababa sa tatlong mga kadahilanan: ang dalas ng pagbago ng mga gen ng paglaban, ang koepisyent ng paglaban (ang ratio ng nakamamatay na dosis ng isang lumalaban na pilay na nauugnay sa isang sensitibo) at ang epekto ng mga mutasyon sa mga gen ng paglaban sa fitness.
Ang dalas ng paglitaw ng bawat kasunod na mutasyon ay mas mababa kaysa sa naunang isa, samakatuwid ang proseso ay may isang damping character (Bagirova et al., 2001). Gayunpaman, kung ang mga proseso ng pagsasama-sama (sekswal o parasexual) ay nagaganap sa populasyon, posible na pagsamahin ang iba't ibang mga mutasyon ng mga magulang sa isang hybrid na pilay at mapabilis ang proseso. Samakatuwid, ang mga populasyon ng panmix ay nakakakuha ng paglaban nang mas mabilis kaysa sa mga agamic na populasyon, at sa huli, ang mga populasyon na walang mga hadlang na hindi tumutugma sa halaman na mas mabilis kaysa sa mga populasyon na pinaghiwalay ng mga naturang hadlang. Kaugnay nito, ang pagkakaroon ng mga strain sa mga populasyon na naiiba sa mga uri ng pagsasama ay nagpapabilis sa proseso ng pagkuha ng paglaban sa oligosite fungicides.
Ang pangalawa at pangatlong mga kadahilanan ay hindi nag-aambag sa mabilis na akumulasyon ng mga dimethomorph-lumalaban na mga strain sa mga populasyon. Ang bawat kasunod na pagbago ay humigit-kumulang na pagdodoble ng paglaban, na kung saan ay hindi gaanong mahalaga, at sa parehong oras ay binabawasan ang parehong rate ng paglago sa isang artipisyal na kapaligiran at pagiging agresibo (Bagirova et al., 2001; Stem, Kirk, 2004). Marahil iyan ang dahilan kung bakit halos walang lumalaban na mga pilay sa mga likas na P. infestans na galaw, kahit na ang mga nakolekta mula sa mga taniman ng patatas na ginagamot sa dimethomorph.
Ang isang populasyon na ginagamot sa isang oligosite fungicide ay binubuo rin ng dalawang mga grupo ng mga strain: ang mga hindi nakikipag-ugnay sa fungicide, at samakatuwid ay hindi nagbago ang mga paunang katangian (kung ang mga resistensyang galaw ay matatagpuan sa pangkat na ito, hindi sila maiipon dahil sa mas mataas na pagiging agresibo at pagiging mapagkumpitensya ng mga sensitibong pinag-uusapan), at mga strain na nakikipag-ugnay sa mga sublethal na konsentrasyon ng fungicide. Kabilang ito sa huli na ang akumulasyon ng mga lumalaban na strain ay posible, dahil dito mayroon silang mga kalamangan kaysa sa mga sensitibo.
Samakatuwid, kapag gumagamit ng oligosite fungicides, hindi ito masinsinang paggamot na mahalaga bilang isang mataas na konsentrasyon ng gamot, maraming beses na mas mataas kaysa sa nakamamatay na dosis, dahil sa stepwise mutagenesis, ang paunang paglaban ng mga mutated strains ay mababa.
Sa wakas, ang mga mutasyon sa paglaban sa monosite fungicides ay lubos na nagpapahiwatig, iyon ay, ang isang pag-mutate ay maaaring mag-ulat ng isang mataas na antas ng paglaban, hanggang sa makumpleto ang pagkawala ng pagkasensitibo. Samakatuwid, ang pagtaas ng paglaban ng mga populasyon ay nangyayari nang napakabilis.
Ang isang halimbawa ng naturang fungicides ay phenylamides, kabilang ang pinaka-karaniwang fungicide metalaxyl. Ang mga mutasyon ng paglaban dito ay nangyayari nang may mataas na dalas, at ang antas ng paglaban sa mga mutant ay napakataas - lumampas ito sa sensitibong pilay ng isang kadahilanan ng isang libo o higit pa (Derevyagina et al., 1993). Bagaman ang rate ng paglaki at pagiging agresibo ng mga lumalaban na mutant ay bumababa laban sa background ng pagkamatay ng mga madaling kapitan ng galaw mula sa isang systemic fungicide, ang bilang ng lumalaban na populasyon ay mabilis na lumalaki at ang pagiging agresibo nito ay tumataas nang kahanay. Samakatuwid, pagkatapos ng maraming taon ng paggamit ng fungicide, ang pagiging agresibo ng mga lumalaban na galaw ay hindi lamang katumbas ng pagiging agresibo ng mga sensitibo, ngunit malampasan din ito (Derevyagina, Dyakov, 1992).
Epekto sa muling pagsasama ng sekswal
Dahil ang madalas na paglitaw ng uri ng pagsasama ng A2 sa mga populasyon ng P. infestans ay nag-tutugma sa masinsinang paggamit ng metalaxyl laban sa huli na pamumula, ipinapalagay na ang metalaxyl ay nagpapahiwatig ng pagbabago ng uri ng isinangkot. Sa P. parasitica, ang naturang pagbabago sa ilalim ng pagkilos ni Chloroneb at metalaxyl ay eksperimento na napatunayan (Ko, 1994). Ang isang solong daanan sa isang daluyan na may mababang konsentrasyon ng metalaxyl na humantong sa paglitaw ng homothallic isolates mula sa isang pilay ng P. infestans na sensitibo sa metalaxyl na may mating type A1 (Savenkova at Cherepnikova-Anikina, 2002). Sa kasunod na mga daanan sa media na may mas mataas na konsentrasyon ng metalaxyl, wala isang solong paghihiwalay ng uri ng pagpapares ng A2 ang napansin, gayunpaman, ang karamihan sa mga hiwalay, kapag tumawid sa mga isolate ng A2, sa halip na mga oospore, ay bumuo ng mga pangit na mycelium na naipon at walang tulog. Ang mga daanan ng isang lumalaban na pilay na mayroong uri ng pagsasama ng A2 sa media na may isang mataas na konsentrasyon ng metalaxyl ay pinapayagan kaming makita ang tatlong mga anyo ng mga pagbabago sa uri ng isinangkot: 1) kumpletong kawalan ng lakas kapag tumawid sa mga ihiwalay ng A1 at A2; 2) homotallism (ang pagbuo ng mga oospore sa monoculture); 3) pag-convert ng A2 mating type sa A1. Samakatuwid, ang metalaxyl ay maaaring maging sanhi ng mga pagbabago sa mga uri ng pagsasama sa populasyon ng P. infestans at, dahil dito, muling pagsasama-sama ng sekswal sa kanila.
Impluwensya sa muling pagsasama ng halaman
Ang ilang mga gene ng paglaban sa antibiotic ay nadagdagan ang dalas ng hyphal heterokaryotization at nuclear diploidization (Poedinok at Dyakov, 1981). Tulad ng nabanggit na mas maaga, ang heterokaryotization ng hyphae sa panahon ng pagsasanib ng iba't ibang mga strain ng P. infestans ay nangyayari na napakabihirang dahil sa hindi pangkaraniwang vegetative incompatibility sa fungus na ito. Gayunpaman, ang mga gen para sa paglaban sa ilang mga antibiotics ay maaaring magkaroon ng mga epekto, na ipinahayag sa pagtagumpayan sa hindi pagkakatugma ng mga halaman. Ang pag-aaring ito ay tinaglay ng 1S-1 mutant streptomycin resistence gene. Ang pagkakaroon ng naturang mga mutant sa mga populasyon ng patlang ng phytophthora ay maaaring dagdagan ang daloy ng mga gen sa pagitan ng mga strain at mapabilis ang pagbagay ng buong populasyon sa mga bagong uri o fungicides.
Ang ilang mga fungicide at antibiotics ay maaaring maka-impluwensya sa dalas ng mitotic recombination, na maaari ring baguhin ang mga frequency ng genotype sa mga populasyon. Ang malawakang ginamit na fungicide benomyl ay nagbubuklod sa beta-tubulin, isang protina kung saan itinayo ang microtubules ng cytoskeleton, at dahil dito ay nakakagambala sa mga proseso ng paghihiwalay ng chromosome sa anaphase ng mitosis, na nagdaragdag ng dalas ng mitotic recombination (Hastie, 1970).
Ang fungicide para-fluorophenylalanine, na ginagamit upang gamutin ang sakit na Dutch sa elms, ay may parehong pag-aari. Ang Para-fluorophenylalanine ay tumaas ang dalas ng muling pagsasama sa heterozygous diploids P. infestans (Poedinok et al., 1982).
Mga pagbabago sa siklik sa komposisyon ng genotypic ng mga populasyon sa siklo ng buhay ng P. infestans
Ang klasikal na pag-unlad na ikot ng P. infestans sa mapagtimpi zone ay binubuo ng 4 na mga yugto.
1) Phase ng exponential paglaki ng populasyon (polycyclic phase) na may maikling henerasyon. Ang yugto na ito ay karaniwang nagsisimula sa Hulyo at tumatagal ng 1,5-2 na buwan.
2) Ang yugto ng pagtigil sa paglaki ng populasyon dahil sa isang matalim na pagbaba sa proporsyon ng hindi apektadong tisyu o pagsisimula ng hindi kanais-nais na mga kondisyon ng panahon. Ang bahaging ito sa mga bukid na nagsasagawa ng maagang pag-aalis ng dahon ay bumaba sa taunang pag-ikot.
3) Ang yugto ng taglamig sa mga tubers, na sinamahan ng isang makabuluhang pagbaba sa laki ng populasyon dahil sa hindi sinasadyang impeksyon ng tubers, mabagal na pag-unlad ng impeksyon sa kanila, ang kawalan ng muling impeksyon ng tubers, nabubulok at culling ng mga apektadong tubers sa ilalim ng normal na mga kondisyon ng pag-iimbak.
4) Ang yugto ng mabagal na pag-unlad sa lupa at sa mga punla (monocyclic phase), kung saan ang tagal ng henerasyon ay maaaring umabot sa isang buwan o higit pa (huli ng Mayo - unang bahagi ng Hulyo). Karaniwan sa oras na ito, ang mga dahon na may karamdaman ay mahirap tuklasin, kahit na may mga espesyal na obserbasyon.
Phase ng exponential populasyon na paglago (polycyclic phase)
Maraming mga obserbasyon (Pshedetskaya, Kozubova, 1969; Borisenok, 1969; Osh, 1969; Dyakov, Suprun, 1984; Rybakova, Dyakov, 1990) ay nagpakita na sa simula ng epiphytoty, nangingibabaw ang mga mahinahon at bahagyang agresibo, na pagkatapos ay pinalitan ng mas masama at agresibo. ang rate ng paglago ng pagiging agresibo ng populasyon ay mas mataas, mas mababa lumalaban ang pagkakaiba-iba ng host ng halaman.
Habang lumalaki ang populasyon, ang konsentrasyon ng parehong mapagpipiling mahalagang mga gen na ipinakilala sa mga komersyal na barayti (R1-R4) at pili na walang kinikilingan (R5-R11) ay tumataas. Kaya, sa mga populasyon na malapit sa Moscow noong 1993, ang average virulence mula huli ng Hulyo hanggang kalagitnaan ng Agosto ay tumaas mula 8,2 hanggang 9,4, at ang pinakadakilang pagtaas ay naobserbahan para sa pili na walang kinikilingan na genulence gen na R5 (mula 31 hanggang 86% ng mga masasamang clone) (Smirnov, 1996 ).
Ang isang pagbawas sa rate ng paglago ng isang populasyon ay sinamahan ng pagbawas sa aktibidad ng parasitiko ng populasyon. Samakatuwid, sa mga taon ng pagkalumbay, kapwa ang kabuuang bilang ng mga karera at ang proporsyon ng lubos na masama sa lahi ay mas mababa kaysa sa mga epiphytotic (Borisenok, 1969). Kung sa taas ng epiphytotic na kondisyon ng panahon ay nagbabago sa hindi kanais-nais para sa huli na pamumula at pag-atake ng patatas ay bumababa, ang konsentrasyon ng lubos na mabulok at agresibo na mga clone ay bumababa din (Rybakova et al., 1987).
Ang pagdaragdag ng mga dalas ng mga gen na nakakaapekto sa pagkabulok at pagiging agresibo ng populasyon ay maaaring sanhi ng pagpili ng mas masama at agresibong mga clone sa magkahalong populasyon. Upang maipakita ang pagpili, isang pamamaraan para sa pagtatasa ng mga walang katuturang pagbago ay binuo, na matagumpay na ginamit sa mga populasyon ng cheastat ng lebadura (Adams et al., 1985) at Fusarium graminearum (Wiebe et al., 1995).
Ang dalas ng mga mutant na lumalaban sa blasticidin S sa patlang na populasyon ng P. infestans ay nabawasan kahanay sa paglaki ng pagiging agresibo ng populasyon, na nagpapahiwatig ng pagbabago sa mga nangingibabaw na clone sa proseso ng paglaki ng populasyon (Rybakova et al., 1987).
Wintering phase sa tubers
Sa panahon ng taglamig sa mga tubers ng patatas, ang kabulukan at pagiging agresibo ng P. infestans ay nababawasan, at ang pagbawas ng kahinahunan ay nangyayari nang mas mabagal kaysa sa pagiging agresibo (Rybakova at Dyakov, 1990). Tila, sa ilalim ng mga kundisyon na kaaya-aya sa mabilis na paglaki ng populasyon (r-pagpili), ang mga "sobrang" genulence genes at mataas na agresibo ay kapaki-pakinabang, samakatuwid ang pag-unlad ng epiphytotics ay sinamahan ng pagpili ng pinaka-masungit at agresibong mga clone. Sa mga kondisyon ng saturation ng kapaligiran, kung hindi ang rate ng pagpaparami, ngunit ang pagtitiyaga ng pagkakaroon sa hindi kanais-nais na mga kondisyon (K-pagpili) ay may mahalagang papel, "sobrang" mga gen ng kabutihan at pagiging agresibo ay binabawasan ang fitness, at ang mga clone na may mga gen na ito ang unang namatay, upang ang average na pagiging agresibo ang pagkabulok ng populasyon ay bumabagsak.
Halamang gulay sa lupa
Ang bahaging ito ay ang pinaka misteryoso sa siklo ng buhay (Andrivon, 1995). Ang pagkakaroon nito ay na-postulate na puro mapag-isip - dahil sa kakulangan ng impormasyon tungkol sa kung ano ang nangyayari sa pathogen sa loob ng mahabang panahon (minsan higit sa isang buwan) - mula sa paglitaw ng mga seedling ng patatas hanggang sa paglitaw ng mga unang spot ng sakit sa kanila. Batay sa mga obserbasyon at eksperimento, ang pag-uugali ng halamang-singaw sa panahong ito ng buhay ay muling itinayo (Hirst at Stedman, 1960; Boguslavskaya, Filippov, 1976).
Ang spululation ng fungus ay maaaring mabuo sa mga nahawaang tubers sa lupa. Ang mga nagresultang spora ay sumisibol sa hyphae, na maaaring tumubo nang mahabang panahon sa lupa. Pangunahing (nabuo sa tubers) at pangalawa (sa mycelium sa lupa) spores tumaas sa ibabaw ng lupa sa pamamagitan ng mga capillary alon, ngunit makakuha ng kakayahang mahawahan ang patatas pagkatapos ng mga ibabang dahon nito ay bumaba at makipag-ugnay sa ibabaw ng lupa. Ang mga nasabing dahon (katulad, ang mga unang spot ng sakit ay matatagpuan sa kanila) ay hindi agad nabubuo, ngunit pagkatapos ng matagal na paglaki at pag-unlad ng mga patatas na tuktok.
Kaya, sa siklo ng buhay ng P. infestans, ang saprotrophic vegetation phase ay maaari ring magkaroon. Kung sa yugto ng parasitiko ng agresibo ng siklo ng buhay ay ang pinakamahalagang sangkap ng fitness, kung gayon sa pagpili ng saprotrophic phase ay naglalayong bawasan ang mga katangian ng parasitiko, tulad ng ipinakitang pang-eksperimentong para sa ilang mga fungi ng fittopathogenic (tingnan ang Carson, 1993). Samakatuwid, sa yugtong ito ng pag-ikot, ang mga agresibong pag-aari ay dapat na mawala nang masinsinan. Ngunit sa ngayon walang direktang mga eksperimento na natupad upang kumpirmahin ang mga palagay sa itaas.
Ang mga pana-panahong pagbabago ay nakakaapekto hindi lamang sa mga pathogenic na katangian ng P. infestans, kundi pati na rin sa paglaban sa fungicides, na lumalaki sa polycyclic phase (habang epiphytoties), at bumababa habang nag-iimbak ng taglamig (Derevyagina et al., 1991; Kadish at Cohen, 1992). Ang isang partikular na matinding pagbagsak ng paglaban sa metalaxyl ay naobserbahan sa panahon sa pagitan ng pagtatanim ng mga apektadong tubers at ang hitsura ng mga unang spot ng sakit sa bukid.
Intraspecific specialization at ang evolution nito
Ang P. infestans ay nagdudulot ng mga epidemya sa dalawang mahalagang komersyal na pananim, patatas at kamatis. Ang mga epiphytoties sa patatas ay nagsimula kaagad pagkatapos pumasok ang fungus sa mga bagong lugar. Ang pagkatalo ng kamatis ay nabanggit din ilang sandali pagkatapos ng paglitaw ng impeksyon sa patatas, ngunit ang mga epiphytoties sa kamatis ay nabanggit isang daang taon lamang ang lumipas - sa kalagitnaan ng ika-XNUMX siglo. Narito ang isinulat nina Hallegli at Niederhauser tungkol sa pagkatalo ng mga kamatis sa USA
(1962): "Sa loob ng halos 100 taon pagkatapos ng matinding epiphytoty noong 1845, kaunti o halos walang mga pagtatangka upang makuha ang lumalaban na mga pagkakaiba-iba ng kamatis. Bagaman ang huli na pagsira ay unang naitala sa mga kamatis noong 1848, hindi ito naging object ng seryosong pansin ng mga breeders sa halaman na ito hanggang sa isang malakas na pagsiklab ng sakit noong 1946. Sa teritoryo ng Russia huli na pagsabog ng kamatis ay nakarehistro noong ika-60 na siglo. "Sa loob ng mahabang panahon, ang mga mananaliksik ay hindi nagbigay pansin sa sakit na ito, dahil hindi ito naging sanhi ng malaking pinsala sa ekonomiya. Ngunit noong dekada 70 at 1979. Ang mga epiphytoties ng XX siglo na huli na lumamon sa kamatis ay sinusunod din sa Unyong Sobyet, higit sa lahat sa rehiyon ng Lower Volga, sa Ukraine, sa Hilagang Caucasus, sa Moldova ... ”(Balashova, XNUMX).
Simula noon, ang pagkasira ng kamatis sa huli na pamumula ay naging taunang, kumalat sa buong teritoryo ng pang-industriya at paglilinang sa bahay at nagsasanhi ng napakalaking pinsala sa ekonomiya sa pananim na ito. Anong nangyari? Bakit ang unang hitsura ng parasito sa patatas at epiphytotic lesion ng kulturang ito ay naganap halos sabay-sabay, habang tumagal ng isang siglo bago lumitaw ang epiphytotic sa kamatis? Sinusuportahan ng mga pagkakaiba na ito ang isang Mexico sa halip na isang mapagkukunan ng impeksyon sa Timog Amerika. Kung ang species na Phytophthora infestans ay nabuo bilang isang taong nabubuhay sa kalinga sa uri ng tubo ng genus na Solanum, maunawaan kung bakit ang nilinang patatas na kabilang sa parehong seksyon ng genus tulad ng mga species ng Mexico ay napakalakas na naapektuhan, ngunit dahil sa kawalan ng co-evolution sa parasite, na hindi nakabuo ng mga mekanismo ng tiyak at nonspecific na paglaban.
Ang kamatis ay kabilang sa iba't ibang seksyon ng genus, ang uri ng palitan nito ay may makabuluhang pagkakaiba mula sa mga tuberous species, samakatuwid, sa kabila ng katotohanang ang kamatis ay wala sa labas ng pagdadalubhasa sa pagkain ng P. infestans, ang tindi ng pagkatalo nito ay hindi sapat para sa malubhang pagkalugi sa ekonomiya.
Ang paglitaw ng epiphytoties sa kamatis ay sanhi ng malubhang mga pagbabago sa genetiko sa parasito, na nadagdagan ang kakayahang umangkop (pathogenicity) kapag napa-parasitize. Naniniwala kami na ang bagong form na nagdadalubhasa para sa parasitizing ng kamatis ay ang lahi ng T1 na inilarawan ni M. Gallegly, nakakaapekto sa mga pagkakaiba-iba ng cherry tomato (Red Cherry, Ottawa), lumalaban sa lahi ng T0 na laganap sa patatas (Gallegly, 1952). Maliwanag, isang mutasyon (o isang serye ng mga mutasyon) na ginawang T0 na karera sa T1 na lahi at humantong sa paglitaw ng mga clone na lubos na iniakma sa pagkatalo ng kamatis. Tulad ng madalas na nangyayari, ang isang pagtaas sa pathogenicity sa isang host ay sinamahan ng pagbaba nito sa isa pa, iyon ay, isang paunang, hindi pa kumpletong intraspecific specialization na lumitaw - sa patatas (lahi T0) at sa kamatis (lahi T1).
Ano ang katibayan para sa palagay na ito?
- Pangyayari sa patatas at kamatis. Sa mga dahon ng kamatis, nangingibabaw ang lahi ng T1, habang sa mga dahon ng patatas ay bihira ito. Ayon kay S.F.Bagirova at T.A. Oreshonkova (hindi nai-publish) sa rehiyon ng Moscow noong 1991-1992, ang paglitaw ng lahi ng T1 sa mga taniman ng patatas ay 0%, at sa mga pagtatanim ng kamatis - 100%; noong 1993-1995 - 33% at 90%, ayon sa pagkakabanggit; noong 2001 - 0% at 67%. Ang mga katulad na datos ay nakuha sa Israel (Cohen, 2002). Ang mga eksperimento sa impeksyon ng mga patatas na tubers na may mga hiwalay ng lahi ng T1 at isang halo ng mga ihiwalay na T0 at T1 ay nagpakita na ang mga paghihiwalay ng lahi ng T1 ay hindi maganda ang napanatili sa mga tubers at pinalitan ng mga ihiwalay ng lahi ng T0 (Dyakov et al., 1975; Rybakova, 1988).
2) Dynamics ng lahi T1 sa mga taniman ng kamatis. Ang pangunahing impeksyon ng mga dahon ng kamatis ay isinasagawa ng mga paghihiwalay ng lahi ng T0, na nangingibabaw sa pagtatasa ng impeksiyon sa mga unang spot na nabuo sa mga dahon. Kinukumpirma nito ang pangkalahatang tinatanggap na pamamaraan ng paglipat ng parasito: Ang pangunahing masa ng impeksyon mula sa patatas ay binubuo ng lahi ng T0, gayunpaman, isang maliit na bilang ng mga T1 na clone na napanatili sa patatas, isang beses sa kamatis, pinalitan ang lahi ng T0 at naipon hanggang sa katapusan ng panahon ng epiphytotic. Posible rin na mayroong isang kahaliling mapagkukunan ng impeksyon ng mga dahon ng kamatis sa lahi ng T1, hindi kasing lakas ng mga tubo at dahon ng patatas, ngunit pare-pareho. Samakatuwid, ang mapagkukunang ito ay may mahinang epekto sa istrakturang genetiko ng populasyon na nahahawa sa kamatis, ngunit pagkatapos ay natutukoy ang akumulasyon ng lahi ng T1 (Rybakova, 1988; Dyakov et al., 1994).
3) Aggressiveness sa patatas at kamatis. Ang artipisyal na impeksyon ng mga dahon ng kamatis at patatas na may mga hiwalay na karera T0 at T1 ay nagpakita na ang una ay mas agresibo para sa patatas kaysa sa kamatis, at ang huli ay mas agresibo para sa kamatis kaysa sa patatas. Ang mga pagkakaiba na ito ay ipinakita sa pag-aalis ng mga ihiwalay ng isang di-"sariling" lahi mula sa isang halo-halong populasyon sa panahon ng mga daanan sa mga dahon sa isang greenhouse (Dyakov et al., 1975) at sa mga plot ng bukid (Leberton et al., 1999); pagkakaiba-iba sa pinakamaliit na nakakahawang pag-load, panahon ng latency, laki ng mga nakakahawang spot at paggawa ng spore (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).
Ang pagiging agresibo ng mga paghihiwalay ng lahi ng T1 sa mga kulturang kamatis na kulang sa mga genes ng paglaban ay napakataas na ang mga ihiwalay na spore sa mga dahon tulad ng isang medium na nakapagpapalusog nang hindi nekrotizing ang nahawaang tisyu (Dyakov et al., 1975; Vega-Sanchez et al., 2000).
4) Virulence para sa patatas at kamatis. Ang lahi ng T1 ay nakakaapekto sa mga uri ng cherry na kamatis na may Ph1 na resistensya na gene, habang ang lahi ng T0 ay hindi kayang mahawahan ang mga varieties na ito, ibig sabihin may isang mas makitid na kabulukan. Kaugnay sa mga pagkakaiba
Ang mga R-gen ng patatas ay magkakaiba ang pagkakaugnay, ibig sabihin ang mga pagkaing pinaghiwalay mula sa mga dahon ng kamatis ay hindi gaanong masama kaysa sa mga "patatas" na galaw (Talahanayan 11).
5) Mga neutral na marker. Ang pagtatasa ng mga walang kinikilingan na marker sa populasyon ng P. infestans na parasitizing sa patatas at kamatis ay nagpatotoo din sa napiling multidirectional intraspecific na pagpipilian. Sa populasyon ng Brazil ng P. infestans, ang mga hiwalay na dahon ng kamatis ay nabibilang sa clonal line na US-1, at ang mga mula sa mga dahon ng patatas ay kabilang sa linya ng BR-1 (Suassuna et al., 2004). Sa Florida (USA), mula noong 1994, nagsimulang mangibabaw ang clone US-90 sa patatas (na may higit na 8% ang paglitaw), at i-clone ang US-11 at US-17 sa kamatis, at ang mga hiwalay ng huli ay mas agresibo para sa kamatis kaysa sa patatas (Weingartner , Tombolato, 2004). Ang mga makabuluhang pagkakaiba sa mga frequency ng genotype (mga fingerprint ng DNA) sa mga ihiwalay ng patatas at kamatis ay itinatag para sa 1200 P. mga galaw ng infestans na nakolekta sa Estados Unidos mula 1989 hanggang 1995 (Deahl et al., 1995).
Ginamit ang pamamaraang AFLP na posible upang paghiwalayin ang 74 na mga strain na nakolekta mula sa mga dahon ng patatas at kamatis noong 1996-1997. sa Pransya at Switzerland, sa 7 pangkat. Ang mga patatas at kamatis na galaw ay hindi malinaw na magkakaiba, ngunit ang mga "patatas" na mga strain ay mas magkakaiba sa genetiko kaysa sa mga "kamatis". Ang nauna ay natagpuan sa lahat ng pitong kumpol, at ang huli, sa apat lamang, na nagpapahiwatig ng isang mas dalubhasang genome ng huli (Knapova at Gisi, 2002).
6) Mga mekanismo ng paghihiwalay. Kung ang mga populasyon ng parasite sa dalawang host species ng halaman ay nagbabago patungo sa pagpapaliit ng pagdadalubhasa patungo sa kanilang "sariling" host, pagkatapos ay lumilitaw ang iba't ibang mga pre-at postmeiotic na mekanismo na pumipigil sa interpopulation genetic exchange (Dyakov at Lekomtseva, 1984).
Maraming pag-aaral ang nag-imbestiga sa epekto ng mapagkukunan ng mga strain ng magulang sa kahusayan ng hybridization. Kapag ang mga strain na nakahiwalay mula sa iba't ibang mga species ng genus Solanum ay tumawid sa Ecuador (Oliva et al., 2002), napag-alaman na ang mga strain na may A2 mating type mula sa ligaw na nightshades (clonal line EC-2) ay tumawid sa pinakapangit na may mga strain mula sa kamatis (linya EC -3), at pinakamabisang tumawid sa patatas na pinag-iiwanan (EC-1).
Ang lahat ng mga hybrids ay natagpuan na hindi pathogenic. Naniniwala ang mga may-akda na ang mababang porsyento ng hybridization at ang pagbawas ng pathogenicity sa hybrids ay dahil sa mga mekanismo ng postmeiotic ng reproductive isolation ng mga populasyon.
Sa mga eksperimento ng Bagirova et al. (1998), isang malaking bilang ng mga patatas at mga kamatis na kamatis ang tumawid kasama ang mga pag-aari ng karera ng T0 at T1. Ang pinaka mataas na mayabong ay ang mga krus ng mga T1xT1 na mga pinaghiwalay mula sa kamatis (36 oospores sa larangan ng mikroskopyo ng pagtingin, 44% ng pagtubo ng oospore), ang hindi gaanong mabisa ay mga krus ng mga karera ng T0xT1 na nakahiwalay sa iba't ibang mga host (isang mababang bilang ng mga pagbuo at germine oospores, isang mataas na proporsyon ng abortive at underdeveloped oospores) ... Ang kahusayan ng mga krus sa pagitan ng mga nakahiwalay na lahi ng T0 na nakahiwalay mula sa patatas ay gitna. Dahil ang pangunahing katawan ng mga strain ng lahi ng T0 ay nakakaapekto sa patatas, mayroon itong maaasahang mapagkukunan ng taglamig - mga patatas na tubers, bilang isang resulta kung saan ang kahalagahan ng oospores bilang taglamig na mga nakakahawang yunit para sa mga populasyon mula sa patatas ay mababa. Ang inangkop na "form ng kamatis" ay nakapagpalamig sa kamatis sa anyo ng mga oospore (tingnan sa ibaba) at samakatuwid ay nagpapanatili ng isang mas mataas na pagiging produktibo ng proseso ng sekswal. Dahil sa mataas na pagkamayabong, nakakakuha ang T1 ng isang independiyenteng potensyal para sa pangunahing impeksyon sa kamatis. Ang mga resulta na nakuha ni Knapova et al. (Knapova et al., 2002) ay maaaring bigyang kahulugan sa parehong paraan. Ang mga krus ng mga strain na nakahiwalay mula sa patatas na may mga strain mula sa kamatis ay nagbigay ng pinakamataas na bilang ng mga oospore - 13,8 bawat sq.mm. daluyan (na may kumalat na 5-19) at isang intermediate na porsyento ng pagtubo ng mga oospore (6,3 na may kumalat na 0-24). Ang mga tawiran ng mga strain na nakahiwalay sa kamatis ay nagbigay ng pinakamababang porsyento ng mga oospore (7,6 na may kumalat na 4-12) na may pinakamataas na porsyento ng kanilang pagtubo (10,8). Ang mga krus sa pagitan ng mga strain na nakahiwalay mula sa patatas ay nagbigay ng isang intermediate na bilang ng mga oospore (8,6 na may isang mataas na pagkalat ng data - 0-30) at ang pinakamababang porsyento ng pagtubo ng oospores (2,7). Samakatuwid, ang mga strain mula sa patatas ay hindi gaanong masagana kaysa sa mga nagmumula, ngunit ang mga cross ng interpopulasyon ay nagbigay ng hindi mas masahol na mga resulta kaysa sa mga intrapopulasyon. Posibleng ang mga pagkakaiba sa data sa itaas ng Bagirova et al. ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng ang katunayan na ang mga mananaliksik ng Russia ay nagtrabaho kasama ang mga strain na nakahiwalay noong unang bahagi ng 90 ng ikadalawampu siglo, at mga mananaliksik ng Switzerland - na may mga pinaghiwalay na mga strain noong huling bahagi ng 90.
Ang batayan para sa mababang pagkamayabong ay maaaring maging heteroploidy ng mga strain. Kung sa mga populasyon ng Mexico, kung saan regular ang proseso ng sekswal at pangunahing impeksyon sa mga supling ng oospore, karamihan sa mga pinag-aralan na mga paksang P. Infestans ay diploid, kung gayon sa mga bansa ng Old World intrapopulation polymorphism of ploidy ay sinusunod (di-, tri- at tetraploid strains, pati na rin ang heterokaryotic strains na may heteroploid nuclei) , at mga galaw na nagkakaroon ng iba't ibang uri ng pagsasama, ibig sabihin kapwa mayabong, naiiba sa nuclear ploidy (Therrien et al., 1989, 1990; Whittaker et al., 1992; Ritch, Daggett, 1995). Ang pagkakaiba-iba ng mga nuclei sa antheridia at oogonia ay maaaring maging sanhi ng mababang pagkamayabong.
Tulad ng para sa mga palitan ng nukleyar sa pagitan ng hyphae sa panahon ng anastomoses, pinipigilan ito ng hindi pagkakatugma ng mga halaman, na nahahati sa mga populasyon ng walang katuturan sa maraming mga genone na nakahiwalay na mga clone (Poedinok at Dyakov, 1987; Gorbunova et al., 1989; Anikina et al., 1997b)
7) Pagkakakonekta ng mga populasyon. Ipinapahiwatig ng data sa itaas na posible ang hybridization sa pagitan ng "patatas" at "kamatis" P. infestans. Posible rin ang pabalik-balik na impeksyon ng iba't ibang mga host, kahit na may pinababang pagiging agresibo.
Ang isang pag-aaral ng mga marker ng populasyon sa mga ihiwalay mula sa katabing patlang at kamatis na mga patlang noong 1993 ay ipinakita na halos isang-kapat ng mga ihiwalay na nakahiwalay mula sa mga dahon ng kamatis ay inilipat mula sa isang karatig na patatas (Dolgova et al., 1997). Sa teoretikal, maaaring ipalagay na ang pagkakaiba-iba ng mga populasyon sa dalawang host ay tataas at hahantong sa paglitaw ng mga dalubhasang intraspecific form (f.sp. patatas at f.sp. tomato), lalo na't ang oospores ay maaaring magpatuloy sa mga labi ng halaman (Drenth et al., 1995 ; Bagirova, Dyakov, 1998) at mga binhi ng kamatis (Rubin et al., 2001). Dahil dito, ang mga kamatis ay kasalukuyang may mapagkukunan ng pagbabagong-buhay ng tagsibol na independiyente sa mga tubers ng patatas.
Gayunpaman, iba ang nangyari. Ang sobrang pag-overinter sa mga oospore ay pinapayagan ang parasite na iwasan ang pinakamakitid na yugto sa siklo ng buhay nito - ang monositikong yugto ng halaman sa lupa, kung saan bumababa ang mga katangian ng parasitiko, na unti-unting naibalik sa polycyclic phase sa tag-init.
Talahanayan 11. Frequency ng mga genul virulence sa mga pagkakaiba-iba ng patatas na pagkakaiba-iba sa mga P. infestans strains
Bansa | Taon | Karaniwan na bilang ng mga genulence genes sa mga strain | May-akda | |
mula sa patatas | mula sa kamatis | |||
Pransiya | 1995 | 4.4 | 3.3 | Leberton et al., 1999 |
1996 | 4.8 | 3.6 | Leberton, Andrivon, 1998 | |
France, Switzerland | 1996-97 | 6.8 | 2.9 | Knapova, Gisi, 2002 |
Amerika | 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 |
Israel | 1998 | 7 | 4.8 | Cohen, 2002 |
1999 | 6 | 5.7 | " | |
2000 | 6.7 | 6.1 | " | |
Russia, Mosk. rehiyon | 1993 | 8.9 | 6.7 | Smirnov, 1996 |
Russia, iba't ibang mga rehiyon | 1995 | 9.4 | 8 | Kozlovskaya at iba pa. |
1997 | 9.2 | 9.2 | " | |
2000 | 8.7 | 4.8 | " |
Pangunahing zoosporangia at zoospores, na tumutubo ng oospores, ay may mataas na antas ng aktibidad ng parasitiko, lalo na kung ang oospores ay nabuo ng parthenogenetically sa ilalim ng impluwensya ng pheromones ng isang pilay na may kabaligtaran na uri ng pagsasama. Samakatuwid, ang nakakahawang materyal sa mga punla ng kamatis na lumago mula sa mga binhi na nahawahan ng oospores ay lubos na pathogenic para sa parehong kamatis at patatas.
Ang mga pagbabagong ito ay humantong sa isa pang muling pagbubuo ng populasyon, na ipinahayag sa mga sumusunod na mahahalagang pagbabago mula sa isang epidemiological point of view:
- Ang mga nahawahan na punla ng kamatis ay naging isang mahalagang mapagkukunan ng pangunahing impeksyon ng patatas (Filippov, Ivanyuk, mga personal na mensahe).
- Ang mga epiphytoties sa patatas ay nagsimulang obserbahan noong Hunyo, halos isang buwan nang mas maaga kaysa sa dati.
- Sa mga taniman ng patatas, tumaas ang porsyento ng lahi ng T1, na dating nakatagpo doon sa isang hindi gaanong halaga (Ulanova et al., 2003).
- Ang mga pagkaing pinaghiwalay mula sa mga dahon ng kamatis ay tumigil na magkakaiba mula sa mga patatas na galaw sa kabutihan sa mga pagkakaiba-iba ng patatas ng mga genul ng virulence at nagsimulang daig ang mga patatas na "patatas" sa pagiging agresibo hindi lamang sa kamatis, kundi pati na rin sa patatas (Lavrova et al., 2003; Ulanova et al. , 2003).
Kaya, sa halip na magkakaiba, nagkaroon ng isang koneksyon ng mga populasyon, ang paglitaw ng isang solong populasyon sa dalawang host na halaman na may mataas na kabulukan at pagiging agresibo sa parehong uri ng hayop.
Konklusyon
Kaya, sa kabila ng higit sa 150 taon ng masinsinang pag-aaral ng P. infestans, sa biology, kabilang ang biology ng populasyon ng causative na ahente na ito ng pinakamahalagang sakit ng mga nilinang halaman na solanaceous, ay nananatiling hindi alam. Hindi malinaw kung paano nakakaapekto ang istraktura ng mga populasyon ng pagdaan ng mga indibidwal na yugto ng buhay, ano ang mga mekanismo ng genetiko ng canalized variable ng pagiging agresibo at pagkabulok, ano ang ratio ng mga reproductive at clonal reproduction system sa mga natural na populasyon, kung paano minana ang hindi tumutugma sa halaman, ano ang papel ng patatas at kamatis sa pangunahing impeksyon ng mga pananim na ito at sa ano ang kanilang epekto sa istraktura ng mga populasyon ng parasito. Sa ngayon, ang mga mahahalagang praktikal na isyu tulad ng mga mekanismo ng genetiko para sa pagbabago ng pagiging agresibo ng parasito o ang pagguho ng hindi tiyak na paglaban ng patatas ay hindi pa nalulutas. Sa paglalim at pagpapalawak ng pagsasaliksik sa patatas na huli na lumabo, ang parasito ay nagdudulot ng mga bagong hamon sa mga mananaliksik. Gayunpaman, ang pagpapabuti ng mga kakayahan sa pang-eksperimentong, ang paglitaw ng mga bagong pamamaraan na pamamaraan sa pagmamanipula ng mga gen at protina ay pinapayagan kaming umasa para sa isang matagumpay na solusyon ng mga katanungang nailahad.
Ang artikulo ay nai-publish sa journal na "Potato Protection" (Blg. 3, 2017)