С.Н. Эланский, Л.Ю. Кокаева, Н.В. Стацюк, Ю.Т. Дьяков
Кіріспе
Oomycete Phytophthora infestans (Mont.) De Bary, кеш бөртпенің қоздырғышы, картоп пен қызанақтың экономикалық тұрғыдан маңызды ауруы, әр түрлі елдер зерттеушілерінің назарын бір жарым ғасырдан астам уақытқа созды. XNUMX ғасырдың ортасында кенеттен Еуропада пайда болып, көптеген ұрпақ жадында қалған картоп эпидемиясын тудырды.
Осы уақытқа дейін оны «ирландиялық аштық саңырауқұлағы» деп жиі атайды. Алғашқы эпидемиялардан жүз жылдай уақыт өткен соң, фитофтораға төзімді жабайы мексикалық картоп түрлері табылды, оларды мәдени картоппен кесіп өту әдістері дамыды (Мюллер, 1935), ал алғашқы кешке қараңғыға төзімді сорттар алынды (Пушкарев, 1937). Алайда, оларды өндірістік өсіру басталғаннан кейін көп ұзамай төзімді сорттарға зиянды болатын кеш қоздырғыштың нәсілдері жиналды. және жабайы мексикалық картоптан сорттарға жаңа қарсыласу гендерін енгізу тиімділігін тез жоғалта бастады.
Моногендік (тік) қарсылықты пайдаланудағы сәтсіздіктер селекционерлерді ерекше емес полигендік (көлденең) қарсылықты пайдаланудың күрделі жолдарын іздеуге мәжбүр етті. Соңғы жылдары паразиттің жекелеген популяцияларында өте агрессивті нәсілдер жинала бастады, бұл тіпті арнайы емес қарсылық эрозиясын тудырды. Фунгицидтерге төзімді штаммдардың пайда болуы картоптан қорғайтын химиялық заттарды қолдануда қиындықтар туғызды.
Оомицеттер мен саңырауқұлақтардың химиялық құрамы, ультрақұрылымы және метаболизмі арасындағы айтарлықтай айырмашылықтарға байланысты фунгицидтер, әсіресе өсімдіктерді көптеген саңырауқұлақ ауруларынан қорғау үшін қолданылатын жүйелік заттар оомицеттерге қарсы тиімді емес.
Сондықтан, фитофтороздан химиялық қорғаныс кезінде кең спектрлі жанасу препараттарымен бірнеше рет (бір маусымда 12 ретке дейін және одан да көп) бүрку қолданылды. Оомицеттерге улы және өсімдіктерге жүйелі түрде таралатын фениламидтерді қолдану революциялық қадам болды. Алайда оларды кеңінен қолдану саңырауқұлақ популяцияларында төзімді штамдардың тез жиналуына әкелді (Davidse және басқалар, 1981), бұл өсімдіктерді қорғауды едәуір қиындатты. P. infestans іс жүзінде қоңыржай белдеудің жалғыз паразиті болып табылады, оның зияндылығы органикалық егіншілікте химиялық қорғаныс құралдарын қолданбай залалсыздандырыла алмайды (Ван Брюген, 1995).
Жоғарыда айтылғандар әр түрлі елдердің зерттеушілерінің P. infestans популяциясын, олардың көптігі мен генетикалық құрамының динамикасын, сондай-ақ өзгергіштіктің генетикалық механизмдерін зерттеуге үлкен көңіл бөлгендігін түсіндіреді.
R. INFESTANS-тің өмірлік циклі
Oomycete Phytophthora infestans картоп жапырақтары ішінде гаусториялары бар жасушааралық мицелийді дамытады. Жапырақ тіндерімен қоректеніп, қара дақтар пайда болады, олар дымқыл ауа-райында қара түске айналады және шіриді. Күшті жеңіліспен бүкіл жапырақ өледі. Азықтандыру кезеңінен кейін мицелийде өсінділер түзіледі - спорангиофорлар - олар стоматалар арқылы сыртқа өседі. Ылғалды ауа-райында олар жапырақтың төменгі жағындағы дақтардың айналасында ақ гүлдейді. Спорангиофорлардың соңында лимон тәрізді зооспорангиялар пайда болады, олар бөлініп, жаңбыр шашыратумен тасымалданады (1-сурет). Картоп жапырағының бетіне су тамшыларына түсіп, спорангиялар 6-8 зооспорамен өніп шығады, олар белгілі бір қозғалыс кезеңінен кейін дөңгелектеніп, қабықпен жабылып, ұрық түтігімен өніп шығады. Өркен стоматалар арқылы жапырақ ұлпасына енеді. Белгілі бір жағдайларда спорангиялар өсу түтігінде тікелей жапырақ ұлпасына айнала алады. Қолайлы жағдайда инфекциядан жаңа спора пайда болғанға дейінгі уақыт 3-4 күнді құрайды.
Жерге түсіп, топырақ арқылы сүзілген спорангиялар түйнектерді жұқтыруға қабілетті. Қатты әсер еткен түйнектер сақтау кезінде шіріп кетеді; әлсіз әсер еткенде инфекция келесі маусымға дейін сақталуы мүмкін. Сонымен қатар, кеш фитофтораның қоздырғышы қыста өсімдік қалдықтары мен қызанақ тұқымында топырақта ооспоралар түрінде (қалың қабырғалы тыныш жыныстық споралар) сақталуы мүмкін. Ооспоралар тірі өсімдік мүшелерінде әр түрлі жұптасу типтерінің штамдары шамадан тыс ылғалмен кездескенде пайда болады. Көктемде жыныссыз спора отырғызылған жұқтырылған түйнектерде және ооспоралары бар өсімдік қалдықтарында түзіледі; зооспоралар топыраққа еніп, өсімдіктердің төменгі жапырақтарына инфекция тудырады. Кейбір жағдайларда мицелий аурудың түйнегінен өсімдіктің жасыл бөлігі бойымен өсуі мүмкін және әдетте сабақтың жоғарғы бөлігінде пайда болады.
Оомицеттер мен саңырауқұлақтардың көпшілігінің арасындағы айырмашылық олардың өмірлік циклында гаметикалық мейозбен және редуктивті ядролық бөлінбестен зиготалардың (ооспоралар) өнгіштігімен диплофазаның басым болуында. Бұл ерекшелік, қос жынысты ауыстыратын диполярлы гетеротализм, жоғары эукариот популяцияларын зерттеуге арналған тәсілдерді (панмиксия мен популяциялардың бөлінуін, популяциялар ішіндегі және интерпопуляциялар ішіндегі гендер ағындарын және т.б.) оомицеттерге қолдануға мүмкіндік беретін сияқты. Алайда үш фактор P. infestans популяциясын зерттеу кезінде осы тәсілдерді толығымен ауыстыруға мүмкіндік бермейді.
1. Гибридті ооспоралармен бірге популяцияларда өзіндік құнарлы және партеногенетикалық ооспоралар түзіледі (Файф және Шоу, 1992; Аникина және басқалар, 1997а; Савенкова, Черепникоба-Анирина, 2002; Смирнов, 2003) және олардың түзілу жиілігі әсер ету үшін жеткілікті болуы мүмкін. тест нәтижелері туралы.
2. P. infestans-та жыныстық процесс популяция санының динамикасына елеусіз үлес қосады, өйткені саңырауқұлақтар негізінен вегетативті споралар арқылы көбейеді, қоректік ортада дәстүрлі әдіспен жұптасу түрін талдау нәтижелерінің 90% -дан астамын құрайды. ... вегетациялық кезең - бұл жыныссыз спорацияның бірнеше буыны (полициклдік аурудың дамуы). Ооспоралар жасыл өсімдіктер болмаған кезеңде (қыста) және көшеттердің алғашқы инфекциясында организмнің сақталуында маңызды рөл атқарады. Содан кейін, жаз мезгілінде клонды көбею және көбейту немесе керісінше, жыныстық рекомбинация нәтижесінде пайда болған жеке клондар санының төмендеуі жүреді, бұл негізінен неғұрлым бейімделгендерді таңдау арқылы анықталады. Сондықтан эпифитотиканың басында және аяғында популяциядағы жеке клондардың арақатынасы мүлде өзгеше болуы мүмкін.
3. Сипатталған цикл P. infestans-дың отанында, Орталық Америкада жергілікті популяцияларына тән. Әлемнің басқа аймақтарында жыныстық үрдіс 100 жылдан астам уақыт бойы белгілі болған жоқ; жұқтырылған картоп түйнектеріндегі вегетативті мицелий қыстау кезеңі болды. Өмірлік цикл толығымен агамикалық болды, ал таралуы фокустық сипатта болды: жалғыз жұқтырылған отырғызылған түйнектерден инфекция жапырақтарға өтіп, аурудың жаппай дамуы кезінде бірігуі мүмкін аурудың бастапқы ошақтарын құрады.
Сонымен, кейбір аймақтарда жыныстық және жыныссыз циклдардың кезектесуі болуы мүмкін, ал басқа аймақтарда - тек жыныссыз цикл.
P. INFESTANS-тің шығу тегі
P. infestans Еуропада 1991 ғасырдың бірінші жартысының соңында пайда болды. Картоптың тумасы Оңтүстік Американың солтүстік-шығысында болғандықтан, паразит сол жерден Еуропаға Чили селитриі қызған кезде әкелінген деген болжам жасалды. Алайда, Мексиканың Толука алқабындағы Рокфеллер центріндегі картоп станциясында жүргізілген зерттеулер бұл көзқарасты қайта қарауға мәжбүр етті (Нидерхаузер 1993, XNUMX).
1. Толука алқабында картоптың жергілікті түйнектік түрлерінде (Solanum demissum, S. bulbocastanum және т.б.) паразитпен бірге ұзақ эволюцияны көрсететін тік емес қарсылықтың жоғары деңгейімен біріктірілген гендердің әр түрлі жиынтығы болады. Оңтүстік Американдық түрлерде, оның ішінде өсімдік картоптарында қарсылық гендері жетіспейді.
2. Толука аңғарында А1 және А2 жұптасқан типтері бар изоляттар бар, нәтижесінде P. инфестандарының тұқымаралық популяциясы кең таралған; ал Оңтүстік Америкада өсірілген картоптың отанында паразит клональды түрде таралады.
3. Толука алқабында жыл сайын фитофторияның ауыр эпидемиялары орын алады. Сондықтан Солтүстік Американың зерттеушілері арасында (Корнелл университеті) Месоамерика (Орталық Америка) туралы картоп фитофторасының отаны ретінде пікір қалыптасқан (Гудвин және басқалар, 1994).
Оңтүстік Американың зерттеушілері бұл пікірмен бөліспейді. Олар өсірілген картоп пен оның паразиті P. инфестанттарының ортақ отаны - Оңтүстік Американың Анд тауы бар деп санайды. Олар митохондриялық геномның (mtDNA) және ядролық гендердің RAS және R-тубулиннің ДНҚ полиморфизмдерін талдауға арналған молекулалық зерттеулер арқылы өздерінің көзқарастарын қолдады (Гомес-Алпизар және басқалар, 2007). Олар әлемнің әр түкпірінен жиналған штамдардың Оңтүстік Американың Анд тауларында (үшеуі де) кездесетін үш түрлі ата-баба жолдарынан шыққандығын көрсетті. Анд гаплотиптері - екі жолдың ұрпақтары: ең ежелгі mtDNA тұқымдарының изоляттары Эквадордағы Анаррихомен бөлімінен жабайы Соланасеяда кездеседі, ал екінші жолдың изоляттары картопта, қызанақта және жабайы түнгі күзде жиі кездеседі. Толукада сирек кездесетін гаплотиптер де тек бір тұқымнан таралған, Толука штамдарының генетикалық өзгергіштігі (кейбір ауыспалы учаскелердің аллельді жиілігі төмен) жақында болған дрейфке байланысты күшті құрылтайшы әсерін ұсынады.
Сонымен қатар, Андта морфологиялық және генетикалық жағынан P. infestans-қа ұқсас жаңа P. andina түрі табылды, бұл авторлардың пікірінше, Андтарды фитофтора түріндегі спекцияның ыстық нүктесі ретінде көрсетеді. Сонымен, Еуропада және АҚШ-та P. Infestans популяциясы Анд тұқымдарының екеуін де қамтиды, ал Толукада тек біреуі.
Бұл басылым әр түрлі елдердің зерттеушілер тобынан жауап алды, олар бұрын жүргізілген зерттеуді қайта қарау үшін көптеген эксперименттік жұмыстар жасады (Goss және басқалар, 2014). Бұл жұмыста, біріншіден, ДНҚ полиморфизмдерін зерттеу үшін ақпараттылықты микроспутниктік ДНҚ тізбектері қолданылды; екіншіден, кластерлеу, көші-қон жолдары, популяциялардың уақыт бойынша алшақтықтары және т.б. неғұрлым жетілдірілген модельдер қолданылды (F-статистикасы, Байес жақындауы және т.б.), үшіншіден, будандастырылған табиғат орнатылған Анд андролясымен ғана емес салыстыру қолданылды (P. infestans x Phytophthora sp.) сонымен қатар мексикалық эндемикалық P. mirabilis, P. Ipomoeae және Phytophthora phaseoli түрлерімен, олар бір кладқа кіретін генетикалық жақын P. инфестанттарымен (Kroon және басқалар, 2012). Осы талдаулардың нәтижесінде зерттеуге алынған Фитофтора тұқымдасының барлық түрлерінің филогенетикалық ағашының түбірлік бөлігі, гибридті П. андинадан басқа, мексикалық штамдарға жатады, ал көші-қон ағыны Мексика - Анд бағытына ие, ал керісінше емес, және оның басталуы еуропалыққа сәйкес келеді. Жаңа әлемді отарлау (300-600 жыл бұрын). Осылайша, картопты жоюға мамандандырылған P. infestans түрлерінің пайда болуы түйнекті соло өсімдіктерінің қалыптасуының екінші генетикалық орталығында пайда болды, яғни. Орталық Америкада.
P. INFESTANS геномы
2009 жылы халықаралық ғалымдар тобы P infestans геномының тізбегін жасады (Хаас және басқалар, 2009), оның мөлшері 240 МБ болды. Бұл сояның тамыр шіріп кетуіне себеп болатын P. sojae (95 Mb) және емен, бук және басқалары сияқты құнды ағаш түрлеріне әсер ететін P. Ramorum (65 Mb) түрлерімен салыстырғанда бірнеше есе көп. Алынған мәліметтер геномда қайталанатын дәйектіліктің көптеген көшірмелері бар екенін көрсетті - 74%. Геном құрамында 17797 ақуызды кодтайтын гендер бар, олардың негізгі бөлігі ДНҚ-ның репликациясы, транскрипциясы және трансляциясы сияқты жасушалық процестерге қатысатын гендер.
Фитофтора геномын салыстыру кезінде геннің тығыздығы салыстырмалы түрде жоғары және қайталанатын дәйектіліктің мазмұны салыстырмалы түрде аз болатын консервіленген гендер тізбегінің блоктарынан тұратын геномның ерекше ұйымы анықталды, ал гендердің тығыздығы аз және қайталанатын аймақтардың мазмұны жоғары консервіленбеген жеке аймақтар. Консервативті блоктар барлық P. infestans ақуызды кодтайтын гендердің 70% (12440) құрайды. Консервативті блоктардың ішінде гендер орташа қашықтық 604 б.с. қашықтықта тығыз орналасады. Консервативті блоктар арасындағы аймақтарда қайталанатын элементтер тығыздығының артуына байланысты интергендік арақашықтық үлкен (3700 а.к.). Тез дамып келе жатқан эффекторлы секреторлық гендер кедейлері аз аймақтарда орналасқан.
P. Infestans геномының дәйектілік талдауы геномның шамамен үштен бір бөлігі транспосарлы элементтерге жататынын көрсетті. P. infestans геномында басқа белгілі геномдарға қарағанда транспозондардың әртүрлі отбасылары бар. P. infestans транспозондарының көпшілігі сығандар отбасына жатады.
П.-инфестанс геномында патогенезге қатысатын ерекше гендік отбасылардың көп мөлшері анықталды. Олардың едәуір бөлігі иесі өсімдіктің физиологиясын өзгертетін және оның инфекциясына ықпал ететін эффекторлы белоктарды кодтайды. Олар екі үлкен санатқа бөлінеді: жасушааралық кеңістіктерде әрекет ететін апопластикалық эффекторлар және гасториялар арқылы жасушаларға енетін цитоплазмалық эффекторлар. Апопластикалық эффекторларға өсімдік жасушаларын бұзатын протеазалар, липазалар және гликозилазалар сияқты бөлінетін гидролитикалық ферменттер жатады; өсімдіктің қорғаныс ферменттерінің ингибиторлары; және Неп1 тәрізді ақуыздар (NPLs) және Pcf тәрізді ұсақ цистеинге бай ақуыздар (SCR) сияқты некроздандыратын токсиндер.
P. infestans эффекторлы гендер көп және әдетте патогенді емес гендерге қарағанда үлкен. Ең танымал RXLR және Crinkler (CNR) цитоплазмалық эффекторлары. Оомицеттердің типтік цитоплазмалық эффекторлары - RXLR ақуыздары. Осы уақытқа дейін табылған барлық RXLR эффекторлы гендерінің құрамында аминқышқыл тобы Arg-XLeu-Arg бар, мұндағы Х - аминқышқылы. Зерттеу нәтижесінде P. infestans геномында 563 RXLR гені бар деп ұсынылды, бұл P. sojae және P. ramorum-ға қарағанда 60% артық. P. infestans геномындағы RXLR гендерінің шамамен жартысы түрге тән. RXLR эффекторлары әр түрлі дәйектілікке ие. Олардың ішінде бір көп балалы және 150 шағын отбасы анықталды. Негізгі протеомнан айырмашылығы, RXLR эффекторлы гендер, әдетте, геномның кедей және қайталануға бай аймақтарында орналасады. Осы аймақтардың динамизмін анықтайтын жылжымалы элементтер осы гендердің рекомбинациясына ықпал етеді.
Цитоплазмалық CRN эффекторлары бастапқыда өсімдік тіндерінің некроз пептидтерін кодтайтын P. infestans транскрипцияларында анықталған. Олар ашылғаннан бері бұл эффекторлардың отбасы туралы аз мәлімет бар. P. Infestans геномын талдау нәтижесінде 196 CRN генінің үлкен тұқымы анықталды, бұл P. sojae (100 CRN) және P. ramorum (19 CRN) -ке қарағанда едәуір үлкен. RXLR сияқты, CRN-лер де модульдік ақуыздар болып табылады және жоғары консервіленген N-терминал LFLAK доменінен (50 аминқышқылдары) және әр түрлі гендерден тұратын DWL іргелес доменінен тұрады. Көптеген CRN (60%) сигнал пептидіне ие.
Қабылдаушы өсімдіктің жасушалық процестерін бұзу үшін әр түрлі CRN-дің мүмкіндігі зерттелген. Өсімдік некрозын талдау кезінде CRN2 ақуыздарын жою 234 аминқышқылынан тұратын (173-407 позициялары, DXG домені) және жасуша өлімін тудыратын С-терминал аймағын анықтауға мүмкіндік берді. P. infestans CRN гендерін талдау нәтижесінде төрт түрлі C-терминалы аймақтары анықталды, олар өсімдік ішінде жасуша өлімін тудырады. Оларға жаңа анықталған тұрақты домендер (P. Infestans-та 18 ген және 49 псевдоген бар), сонымен қатар ақуыз киназаларына ұқсас D2 (14 және 43) және DBF (2 және 1) домендері жатады. Өсімдікте көрсетілген CRN домендерінің ақуыздары өсімдік жасушасында сақталады (сигнал пептидтері болмаған кезде) және жасушаішілік механизм арқылы жасушалардың өлуін ынталандырады. CRN домендерін қамтитын тағы 255 бірізділік, мүмкін, ген ретінде жұмыс істемейді.
RXLR және CRN эффекторлы гендер тұқымдастарының саны мен мөлшерінің ұлғаюы аллельді емес гомологиялық рекомбинация мен гендердің қосарлануына байланысты болды. Геномның құрамында көптеген белсенді қозғалмалы элементтер болғанына қарамастан, эффекторлы гендердің ауысуының тікелей дәлелдері әлі жоқ.
Популяция құрылымын зерттеуде қолданылатын әдістер
Популяциялардың генетикалық құрылымын зерттеу қазіргі кезде оны құрайтын штамдардың таза дақылдарын талдауға негізделген. Таза дақылдарды оқшауламай популяцияны талдау, мысалы, популяцияның агрессивтілігін немесе оның фунгицидтерге төзімді штамдарының болуын зерттеу сияқты арнайы мақсаттар үшін де жүзеге асырылады (Филиппов және басқалар, 2004; Деревягина және басқалар, 1999). Зерттеудің бұл түріне сипаттама осы шолу шеңберінен тыс арнайы әдістерді қолдануды көздейді. Штамдарды салыстырмалы талдау үшін ДНҚ құрылымын талдауға және фенотиптік көріністерді зерттеуге негізделген бірқатар әдістер қолданылады. Популяциялардың салыстырмалы талдауы көптеген изоляттармен күресуге мәжбүр болады, бұл қолданылатын әдістерге белгілі бір талаптар қояды. Ең дұрысы, олар келесі талаптарға сай болуы керек (Кук, Лис, 2004, Мюллер, Вольфенбаргер, 1999):
- арзан, жүзеге асырылуы оңай, айтарлықтай уақыт шығындарын қажет етпейтін және жалпыға қол жетімді технологияларға негізделген (мысалы, ПТР);
- тәуелсіз кодоминантты белгілердің жеткілікті көп мөлшерін құруы керек;
- жоғары репродуктивтілікке ие;
- зерттелетін тіндердің минималды мөлшерін қолданыңыз;
- субстратқа тән болу керек (дақылдағы ластану нәтижеге әсер етпеуі керек);
- қауіпті процедуралар мен өте улы химикаттарды қолдануды қажет етпейді.
Өкінішке орай, жоғарыда аталған барлық параметрлерге сәйкес келетін әдістер жоқ. Біздің уақыттағы штамдарды салыстырмалы түрде зерттеу үшін фенотиптік белгілерді талдауға негізделген әдістер қолданылады: картоп пен қызанақ сорттарының вируленттілігі (картоп пен қызанақтың нәсілдері), жұптасу түрі, пептидаза изоферменттері мен глюкоза-6-фосфат изомеразасының спектрлері және ДНҚ құрылымын талдау: ұзындық полиморфизмі әдетте RG 57 будандастыру зондымен толықтырылатын шектеу фрагменті (RFLP), микроспутниктің қайталануын талдау (SSR және InterSSR), кездейсоқ праймерлермен күшейту (RAPD), шектеу фрагменттерін күшейту (AFLP), қозғалмалы элементтердің тізбегіне гомологты праймерлермен күшейту (мысалы, Inter SINE PCR), митохондриялық ДНҚ гаплотиптерін анықтау.
P. Infestans-пен жұмыста қолданылатын штамдарды салыстырмалы зерттеу әдістерінің қысқаша сипаттамасы
Фенотиптік маркер белгілері
«Картоп» жарысы
«Картоп» жарысы - әдетте зерттелетін және қолданылатын маркер. «Қарапайым картоп» нәсілдерінде картопқа вируленттіліктің бір гені бар, «күрделі» - кем дегенде екі. Блэк және басқалар. (1953) оларға қол жетімді барлық мәліметтерді қорыта келе, фитофтора нәсілі өсімдіктерге P. қарсыласу генін / гендерін жұқтыруға қабілетті екенін анықтады infestans вируленттік геніне / гендеріне және өсімдіктерді жұқтыратын 1, 2, 3 және 4 нәсілдерін тапты. сәйкесінше R1, R2, R3 және R4 гендерімен, яғни. паразит пен иенің өзара әрекеттесуі геннің геніне сәйкес жүреді. Әрі қарай, Галлегли мен Малколмсонның қатысуымен Қара, қарсылық гендерін R5, R6, R7, R8, R9, R10 және R11, сондай-ақ сәйкес нәсілдерді ашты (Black, 1954; Black & Gallegly, 1957; Malcolmson & Black, 1966; Malcolmson, 1970).
Әр түрлі аймақтардан қоздырғыштың нәсілдік құрамы туралы көптеген мәліметтер бар. Бұл деректерді егжей-тегжейлі талдамай, біз тек жалпы тенденцияны көрсетеміз: мұнда жаңа қарсыласу гендері бар сорттар немесе олардың тіркесімдері қолданылған кезде, алғашқы күйгендіктің әлсіреуі байқалды, бірақ содан кейін тиісті вируленттік гендермен нәсілдер пайда болды және таңдалды, кеш фитофторияның өршуі қайта басталды. Алғашқы 4 төзімділік геніне (R1-R4) қарсы спецификалық вируленттілік осы гендермен сорт өсіруге енгізілгенге дейін жиналған коллекцияларда сирек байқалды, бірақ қоздырғыш осы гендерді алып жүретін сорттарда паразит болған кезде вирулентті штамдардың саны күрт өсті. 5-11 гендер, керісінше, коллекцияларда кең таралған (Шоу, 1991).
Өсіп-өну кезеңіндегі әр түрлі нәсілдердің арақатынасын зерттеу, 1980 жылдардың аяғында, аурудың дамуының басында популяцияда агрессивтілігі төмен және 1-2 вируленттік гендері бар клондар басым болатындығын көрсетті.
Әрі қарай, кеш фитофтораның дамуымен бастапқы клондардың концентрациясы төмендейді және агрессивтілігі жоғары «күрделі» нәсілдердің саны артады. Соңғысының пайда болуы маусымның соңына қарай 100% жетеді. Түйнектерді сақтау кезінде агрессивтіліктің төмендеуі және жеке вируленттік гендердің жоғалуы байқалады. Клон алмастыру динамикасы әр түрлі сорттарда әр түрлі болуы мүмкін (Рыбакова және Дьяков, 1990). Алайда біздің 2000-2010 жылдардағы зерттеулеріміз көрсеткендей, күрделі нәсілдер эпифитотиканың басынан бастап картоптан да, қызанақтан да оқшауланған штамдар арасында кездеседі. Бұл Ресейдегі P. Infestans популяциясының өзгеруіне байланысты болса керек.
1988-1995 жж. Әр түрлі вируленттілік гендерімен немесе барлық дерлік «суперрастардың» пайда болу жиілігі 70-100% жетті. Мұндай жағдай, мысалы, Беларуссияда, Ленинградта, Мәскеу облыстарында, Солтүстік Осетияда және Германияда атап өтілді (Иванюк және басқалар, 2002a, 2002б; Политико, 1994; Шобер-Бутин және басқалар, 1995).
«Қызанақ» жарысы
Томат сортында кеш бөртпе ауруына төзімділіктің тек 2 гені табылды - Ph1 (Gallegly & Marvell, 1955) және Ph2 (Al-Kherb, 1988). Картоп нәсіліндегі сияқты, қызанақ пен P. инфестанттарының өзара әрекеттесуі ген-ген негізінде жүреді. T0 нәсілі қарсыласу гені жоқ сорттарды (өнеркәсіпте қолданылатын сорттардың көпшілігі), T1 нәсілі Ph1 генін (Оттава), ал T2 нәсілі Ph2 генін сорттарын жұқтырады.
Ресейде тек T0 картопта кездескен; Т0 маусымның басында қызанақта басым болды, бірақ кейінірек оны Т1 жарысы алмастырды (Дьяков және басқалар, 1975, 1994). 2000 жылдан кейін көптеген популяциялардағы картопқа Т1 эпифитотиканың басында пайда бола бастады. Америка Құрама Штаттарында картоп штамдары қызанаққа патогенді емес, сондай-ақ T0, T1 және T2 нәсілдері болды, ал T1 және T2 қызанаққа басым болды (Вартаниан және Эндо, 1985; Гудвин және басқалар, 1995).
Жұптасу түрі
Зерттеуді жүргізу үшін белгілі жұптасу типтері - A1 және A2 сынаушы (анықтамалық) штамдар қажет. Сынақ изолятын олармен жұппен сұлы агар ортасымен бірге Петри табақтарына егеді. 10 күн бойы инкубациядан кейін плиталар штамдардың жанасу аймағында ортада ооспоралардың бар-жоғын тексереді. 4 нұсқа бар: штамм А1 жұптасу типіне жатады, егер ол А2 тестерімен бірге ооспора түзсе, А2-ге, егер ол А1 тестерімен бірге ооспора түзсе, А1А2-ге, егер ол екі тестермен бірге ооспора түзсе немесе стерильді болса (00), егер ол ооспора түзбесе сынағышсыз (соңғы екі топ сирек кездеседі).
Жұптасу түрлерін тезірек анықтау үшін геномның жұптасу түрімен байланысты аймақтарын анықтауға тырысты, оларды ПТР арқылы жұптасу түрін анықтау үшін одан әрі пайдалану мақсатында. Мұндай сайтты анықтауға арналған алғашқы сәтті тәжірибелердің бірін американдық зерттеушілер жүргізді (Джудельсон және басқалар, 1995). RAPD әдісін қолдана отырып, олар қиылысқан екі изоляттың ұрпағындағы жұптасу типімен байланысты W16 аймағын анықтай алды және оны күшейтуге арналған 24 бп праймер жұбын құрастырды (W16-1 (5'-AACACGCACAAGGCATATAAATGTA-3 ') және W16-2 (5') -GCGTAATGTAGCGTAACAGCTCTC-3 ') ПТР өнімі HaeIII рестрикциялық ферментімен шектелгеннен кейін, изоляттарды A1 және A2 жұптасу түрлерімен бөлуге болады.
Жұптасу түрлерін анықтау үшін ПТР маркерлерін алудың тағы бір әрекетін корей зерттеушілері бастады (Ким, Ли, 2002). Олар AFLP әдісі арқылы нақты өнімдерді анықтады. Нәтижесінде, PH1B-5 (алға) (3'-GATCGGATTAGTCAGACGAG-2 ') және PHYB-5 (3'-GCGTCTGCAAGGCGCATTTT-2') жұп праймерлері жасалды, бұл A5 жұптасу түрімен байланысты геном аймағын іріктеп күшейтуге мүмкіндік берді. Кейіннен олар бұл жұмысты жалғастырып, 3 'AAGCTATACTGGGACAGGGT-1' (INF-5, алға) және 3'-GCGTTCTTTCGTATTACCAC-2 '(INF-1) праймерлерін жасады, бұл мат-A1 аймағын штаммдарға тән, жұптасу типімен сипаттайды A2006. Жұптасу түрлерінің ПТР диагностикасын қолдану Чехиядағы P. инфестанттарының (Мазакова және басқалар, 2006), Тунис (Джмур, Хамада, 34) және басқа аймақтардағы популяцияларын зерттеу кезінде жақсы нәтиже көрсетті. Біздің зертханада (Мица, Еланский, жарияланбаған) Ресейдің әр түрлі аймақтарындағы (Кострома, Рязань, Астрахань және Мәскеу облыстары) картоп пен қызанақ мүшелерінен оқшауланған 90 P. infestans штамдары талданды. XNUMX% -дан астам арнайы праймерлерді қолданған ПТР анализінің нәтижелері дәстүрлі әдіспен жұптасу түрін қоректік ортаға талдау нәтижелерімен сәйкес келді.
Кесте 1. Sib 1 клонындағы төзімділіктің өзгергіштігі (Эланский және басқалар, 2001)
Үлгілерді жинау орны | Талданған изоляттардың саны | Сезімтал (S), әлсіз төзімді (SR) және төзімді (R) штамдардың саны, дана (%) | ||
S | SR | R | ||
Владивосток | 10 | 1 (10) | 4 (40) | 5 (50) |
Г.Чита | 5 | 0 | 0 | 5 (100) |
Иркутск | 9 | 9 (100) | 0 | 0 |
Красноярск Г | 13 | 12 (92) | 1 (8) | 0 |
Екатеринбург қаласы | 15 | 8 (53) | 1 (7) | 6 (40) |
Сахалин | 66 | 0 | 0 | 66 (100) |
Омбы облысы | 18 | 0 | 0 | 18 (100) |
Популяция маркері ретінде метаксилге төзімділік
1980 жылдардың басында әр түрлі аймақтарда метаксилге төзімді P. infestans штамдары тудырған кеш фитофтораның күшті ошақтары байқалды. Көптеген елдердегі картоп өсіретін шаруашылықтар айтарлықтай шығынға ұшырады (Доули & О'Салливан, 1981; Дэвидзе және басқалар, 1983; Деревягина, 1991). Содан бері әлемнің көптеген елдерінде P. infestans популяцияларында фениламидке төзімді штамдардың пайда болуына тұрақты бақылау жүргізіліп келеді. Құрамында фениламид бар препараттарды қолдану перспективаларын практикалық бағалаудан басқа, қорғаныс шаралары жүйесін құру және эпифитотияларды болжау, бұл дәрі-дәрмектерге төзімділік осы қоздырғыштың популяциясын салыстырмалы талдау үшін кең қолданылатын белгілердің бірі болды. Алайда, салыстырмалы популяцияны зерттеу кезінде метаксилге төзімділікті қолдану мыналарды ескере отырып жүргізілуі керек: 1 - қарсылықтың генетикалық негізі әлі нақты анықталмаған, 2 - металлаксилге төзімділік - бұл фениламидтердің қолданылуына байланысты өзгеруі мүмкін таңдамалы тәуелділік, 3 - әр түрлі бір клонды сызық ішіндегі металлаксил штамдарына сезімталдық дәрежесі (кесте 1).
Изозимдердің спектрлері
Изозимдік маркерлер, әдетте, сыртқы жағдайларға тәуелді емес, менделік тұқым қуалаушылықты көрсетеді және кодоминантты болып, гомо- және гетерозиготаларды ажыратуға мүмкіндік береді. Ақуыздарды гендік маркер ретінде пайдалану генетикалық материалдың, соның ішінде хромосомалық және геномдық мутациялардың, сондай-ақ аминқышқылдардың бір реттік алмастыруларының үлкен қайта құрылуын анықтауға мүмкіндік береді.
Ақуыздарды электрофоретикалық зерттеу нәтижесінде ферменттердің көпшілігі организмдерде электрофоретикалық қозғалғыштығымен ерекшеленетін бірнеше фракциялар түрінде болатындығын көрсетті. Бұл фракциялар ферменттердің бірнеше формаларын әр түрлі локустармен (изозимдер немесе изозимдер) немесе бір локустың әр түрлі аллельдерімен (аллозимдер немесе аллоферменттер) кодтаудың нәтижесі болып табылады. Яғни изозимдер - бір ферменттің әр түрлі формалары. Әр түрлі формалардың каталитикалық активтілігі бірдей, бірақ пептидтегі және зарядтағы аминқышқылдарының бір реттік алмастыруларымен аздап ерекшеленеді. Мұндай айырмашылықтар электрофорез кезінде анықталады.
P. infestans штамдарын зерттегенде екі ақуыздың изоферменттер спектрлері, пептидаза және глюкоза-6-фосфат изомеразы қолданылады (бұл фермент орыс популяцияларында мономорфты, сондықтан оны зерттеу әдістері бұл жұмыста келтірілмеген). Оларды электр өрісіндегі изозимдерге бөлу үшін зерттелген организмдерден оқшауланған ақуыздық препараттар электр өрісіне орналастырылған гельдік пластинкаға жағылады. Гельдегі жеке ақуыздардың диффузия жылдамдығы зарядқа және молекулалық салмаққа байланысты, сондықтан электр өрісінде ақуыздардың қоспасы жеке фракцияларға бөлінеді, оларды арнайы бояғыштар көмегімен бейнелеуге болады.
Пептидазаның изоферменттерін зерттеу целлюлоза-ацетат, крахмал немесе полиакриламидті гельдерде жүргізіледі. Ең ыңғайлы - Helena Laboratories Inc өндірген целлюлоза ацетат гельдерін қолдануға негізделген әдіс. Ол көп мөлшерде сынақ материалдарын қажет етпейді, электрофорезден кейін екі фермент локусы үшін гельге қарама-қарсы белдеулер алуға мүмкіндік береді, оны жүзеге асыру үлкен уақыт пен материалдық шығындарды қажет етпейді (2-сурет).
Мицелийдің кішкене бөлігі 1,5 мл микротүтікке жіберіледі, оған 1-2 тамшы тазартылған су қосылады. Осыдан кейін үлгіні гомогенизациялайды (мысалы, микро түтікке жарамды пластмасса қондырғысы бар электрлік бұрғылауышпен) және 25 айн / мин центрифугада 13000 секунд шөгеді. Әр микротүтікшеден 8 мкл. супернатант аппликатор тақтасына ауыстырылады.
Целлюлоза ацетаты гелі буферлік контейнерден шығарылып, екі парақ сүзгіш қағаздың арасына түсіріліп, аппликатордың пластикалық негізінің үстіне жұмыс қабатымен қойылады. Пластинадағы ерітіндіні аппликатор гельге 2-4 рет жібереді. Гель электрофорез камерасына беріледі,
Кесте 2. Пептидаза изоферменттерін талдау кезінде целлюлоза ацетат гельін бояу үшін қолданылатын ерітіндінің құрамы, бояудың тамшысы (бромофенол көк) гельдің шетіне қойылады.
TRIS HCl, 0,05М, Ph 8,0 2 мл
Пероксидаза, 1000 У / мл 5 тамшы
о-дианизидин, 4 мг / мл 8 тамшы
MgCl2, 20 мг / мл 2 тамшы
Гли-Леу, 15 мг / мл 10 тамшы
L-аминқышқылдық оксидаза, 20 u / ml 2 тамшы
Электрофорез 20 минут ішінде жүргізіледі. 200 В кезінде электрофорезден кейін гель бояу үстеліне ауыстырылады және арнайы бояу ерітіндісімен боялады (2-кесте). 10 мл 1,6% DIFCO агарын алдын-ала микротолқынды пеште ерітіп, 60 ° C дейін салқындатады, содан кейін 2 мл агарды бояу қоспасымен араластырады және гельге құяды. Жолақтар 15-20 минут ішінде пайда болады. Ерітіндіні балқытылған агармен араластырмас бұрын L-аминқышқылдық оксидаза реактивін қосады.
Орыс популяцияларында Pep 1 локусы 100/100 және 92/100 генотиптерімен ұсынылған. Гомозигота 92/92 өте сирек кездеседі (шамамен 0,1%). Locus Rehr 2 үш генотип 100/100, 100/112 және 112/112 генотиптерімен ұсынылған және барлық 3 нұсқасы кең таралған (Эланки мен Смирнов, 2003, 2-сурет).
Геномды зерттеу
Кейінгі будандастырумен шектеу фрагментінің ұзындығының полиморфизмі (RFLP-RG 57)
Жалпы ДНҚ Eco R1 рестрикциялық ферментімен өңделеді, ДНҚ фрагменттері агарозды гельде электрофорез арқылы бөлінеді. Ядролық ДНҚ өте үлкен және көптеген қайталанатын дәйектілікке ие, бұл рестриктоз ферменттерінің әсерінен алынған көптеген фрагменттерге тікелей талдау жасауды қиындатады. Сондықтан гельде бөлінген ДНҚ фрагменттері арнайы мембранаға ауысады және RG 57 зондымен будандастыру үшін қолданылады, оған радиоактивті немесе флуоресцентті затбелгілермен таңбаланған нуклеотидтер кіреді. Бұл зонд қайталанатын геномдық тізбектермен будандастырылады (Гудвин және басқалар, 1992, Форбс және басқалар, 1998). Жеңіл немесе радиоактивті материал бойынша будандастыру нәтижелерін көргеннен кейін 25-29 фрагменттермен ұсынылған көп локалды будандастыру профилі (саусақ іздері) алынады (Forbes және басқалар, 1998). Жыныссыз (клональды) ұрпақ бірдей профильдерге ие болады. Жолақтардың электрофоретограмма бойынша орналасуы бойынша салыстырылатын организмдердің ұқсастығы мен айырмашылығы бағаланады.
Митохондриялық ДНҚ гаплотиптері
Эукариотты жасушалардың көпшілігінде mtDNA екі тізбекті дөңгелек ДНҚ молекуласы түрінде ұсынылған, ол эукариоттық жасушалардың ядролық хромосомаларына қарағанда жартылай консервативті түрде көбейеді және ақуыз молекулаларымен байланыссыз.
P. infestans митохондриялық геномы тізбектеліп, бірқатар жұмыстар шектеу фрагментінің ұзындығын талдауға арналған (Картер және басқалар, 1990, Гудвин, 1991, Гавино, Фрай, 2002). Гриффит пен Шоу (1998) mtDNA гаплотиптерін анықтаудың қарапайым және жылдам әдісін ойлап тапқаннан кейін, бұл маркер П.Инфанстанс зерттеулеріндегі ең танымал әдістердің біріне айналды.Әдістің мәні екі митохондриялық ДНҚ фрагменттерін (жалпы геномнан) F2-R2 және праймерлермен дәйекті күшейтуден тұрады. F4-R4 (3-кесте) және олардың кейінгі MspI (1-фрагмент) және EcoR1 (2-фрагмент) рестриктикалық ферменттерімен шектелуі. Әдіс 4 гаплотипті анықтауға мүмкіндік береді: Ia, IIa, Ib, IIb. II тип I типтен 1881 б.р. кірістірудің болуымен және P2 және P4 аймақтарында шектеу алаңдарының басқа орналасуымен ерекшеленеді (3-сурет).
1996 жылдан бастап Ресей аумағында жиналған штамдар арасында тек Ia және IIa гаплотиптері атап өтілді (Эланский және басқалар, 2001, 2015). Оларды электр өрісінде F2-R2 праймерімен шектеу өнімдерін бөлгеннен кейін анықтауға болады (4, 5-сурет). MtDNA типтері штамдар мен популяциялардың салыстырмалы анализінде қолданылады. Бірқатар жұмыстарда митохондриялық ДНҚ типтері клонды сызықтарды оқшаулау және P. infestans изоляттарын паспорттау үшін қолданылды (Ботез және басқалар, 2007; Шейн және басқалар, 2009). ПТР-РФЛП әдісін қолдана отырып, mtDNA бірдей P. infestans штаммында гетерогенді деген қорытындыға келді (Эланский және Милютина, 2007). Күшейту шарттары: 1x (500 сек. 94 ° C), 40x (30 сек. 90 ° C, 30 сек. 52 ° C, 90 сек. 72 ° C); 1x (5 мин. 72 ° C). Реакциялық қоспасы: (20 мкл): 0,2 U Taq ДНҚ-полимеразы, 1х2,5 мМ MgCl2-Taq буфері, әр дНТП 0,2 мМ, 30 рМ праймер және 5 нг талданған ДНҚ, ионсыздандырылған су - 20 мкл дейін.
ПТР өнімін шектеу 4-6 сағат ішінде 37 ° С температурада жүзеге асырылады. Шектеу қоспасы (20 мкл): 10х MspI (2 мкл), 10х рестрикциялық буфер (2 мкл), ионсыздандырылған су (6 мкл), ПТР өнімі (10 мкл).
Кесте 3. mtDNA полиморфты аймақтарын күшейту үшін қолданылатын праймерлер
Локус | Астер | Праймердің ұзындығы және орналасуы | ПТР өнімінің ұзындығы | Шектеу |
---|---|---|---|---|
P2 | F2: 5'- TTCCCTTTGTCCTCTACCGAT | 21; 13619-13639 | 1070 | MspI |
R2: 5'- TTACGGCGGTTTAGCACATACA | 22; 14688-14667 | |||
P4 | F4: 5'- TGGTCATCCAGAGGTTTATGTT | 22; 9329-9350 | 964 | EcoRI |
R4:5 - CCGATACCGATACCAGCACCAA | 22; 10292-10271 |
Кездейсоқ праймерді күшейту (RAPD)
РАПД жүргізген кезде ерікті нуклеотидтер тізбегімен бір праймер қолданылады (кейде бірнеше праймер), әдетте ұзындығы 10 нуклеотид, құрамында GC нуклеотидтерінің мөлшері көп (50% -дан) және жасыту температурасы төмен (шамамен 35 ° C). Мұндай праймерлер геномдағы көптеген қосымша сайттарға «қонады». Күшейткеннен кейін көптеген ампликондар алынады. Олардың саны қолданылатын праймерге (лерге) және реакция жағдайларына байланысты (MgCl2 концентрациясы және күйдіру температурасы).
Ампликондарды визуализация полиакриламидте немесе агарозды гельде айдау арқылы жүзеге асырылады. RAPD талдауын жүргізу кезінде талданатын материалдың тазалығын мұқият қадағалау қажет, себебі басқа тірі заттармен ластану артефактілер санының едәуір көбеюіне әкелуі мүмкін, олар таза материалды талдауда да өте көп (Перес және басқалар, 1998). Бұл әдісті P. infestans геномын зерттеуде қолдану көптеген еңбектерде көрсетілген (Джудельсон, Робертс, 1999, Гимире және басқалар, 2002, Карлайл және басқалар, 2001). Реакция шарттары мен праймерлерді таңдау (51 10-нуклеотидті праймер зерттелген) Абу-Эль Самен және басқалардың мақаласында келтірілген (2003).
Микроспутниктің қайталануын талдау (КСР)
Микросателлиттік қайталаулар (қарапайым тізбектегі қайталанулар, ССР) - бұл барлық эукариоттардың ядролық геномдарында болатын 1-3 (кейде 6-ға дейін) нуклеотидтердің қатарлас қайталанатын қысқа тізбегі. Бірінен-бірі қайталану саны 10-нан 100-ге дейін өзгеруі мүмкін. Микросателлиттік локустар өте жоғары жиілікпен жүреді және геномға азды-көпті біркелкі таралады (Лагерцранц және басқалар, 1993). Микроспутниктік тізбектердің полиморфизмі негізгі мотивтің қайталану санының айырмашылығымен байланысты. Микросателлиттік маркерлер кодоминантты болып табылады, бұл оларды популяция құрылымын талдауға, туыстықты, генотиптердің миграциялық жолдарын анықтауға және т.б. Осы маркерлердің басқа артықшылықтарымен қатар олардың жоғары полиморфизмін, жақсы репродуктивтілігін, автоматты түрде талдау және бағалауды жүзеге асыра алу қабілетін атап өту керек. Бастапқыда талдау реакция өнімдерін полиакриламидті гельге бөлумен жүргізілді. Кейінірек Applied Biosystems компаниясының қызметкерлері люминесценттік таңбаланған праймерлерді автоматты лазерлік детектор (Diehl және басқалар, 1990), содан кейін стандартты автоматты ДНҚ секвенерлері (Ziegle және басқалар, 1992) көмегімен реакция өнімдерін анықтай отырып қолдануды ұсынды. Әр түрлі люминесцентті бояғыштармен праймерлерді таңбалау бірнеше маркерді бір жолда бірден талдауға мүмкіндік береді және сәйкесінше әдістің өнімділігін едәуір арттырады және талдаудың дәлдігін арттырады.
P. infestans зерттеуі үшін SSR анализін қолдануға арналған алғашқы жарияланымдар 2000 жылдардың басында пайда болды. (Кнапова, Гиси, 2002). Авторлар ұсынған барлық маркерлер полиморфизмнің жеткілікті дәрежесін көрсеткен жоқ, алайда олардың екеуі (4B және G11) Lees және басқалар ұсынған 12 КСР маркерлерінің жиынтығына енгізілді. (2006) және кейіннен Eucablight зерттеу желісі (www.eucablight) қабылдады. .org) P. infestans үшін стандарт ретінде. Бірнеше жылдан кейін сегіз КСР маркері негізінде P. infestans DNA-ді мультиплексті талдау жүйесін құру туралы зерттеу жарияланды (Li және басқалар, 2010). Ақырында, барлық бұрын ұсынылған маркерлерді бағалап, олардың ішіндегі ең ақпараттыларын таңдап, сонымен қатар праймерлерді, флуоресцентті жапсырмаларды және күшейту жағдайларын оңтайландырғаннан кейін, сол авторлар тобы 12 маркерді қоса, бір сатылы мультиплексті талдау жүйесін ұсынды (4-кесте; Li және басқалар). , 2013a). Бұл жүйеде қолданылатын праймерлер таңдалды және төрт флуоресцентті маркерлердің біреуімен таңбаланды (FAM, VIC, NED, PET), сол белгілері бар праймерлердің аллель өлшемдерінің диапазоны сәйкес келмеуі керек.
Авторлар талдауды PTC200 күшейткіште (MJ Research, АҚШ) QIAGEN мультиплексті ПТР жиынтықтарын немесе QIAGEN Typeit Microsatellite ПТР жиынтықтарын қолдану арқылы жүргізді. Реакциялық қоспаның көлемі 12.5 мкл құрады. Күшейту шарттары келесідей болды: QIAGEN мультиплексті ПТР үшін: 95 ° C (15 мин), 30x (95 ° C (20 сек), 58 ° C (90 sec), 72 ° C (60 sec), 72 ° C (20 min); QIAGEN Type-it Microsatellite PCR үшін: 95 ° C (5 мин), 28x (95 ° C (30 сек), 58 ° C (90 сек), 72 ° C (20 сек), 60 ° C (30 мин) «.
ПТР өнімдерін бөлу және визуализация ABI3730 автоматты капиллярлық ДНҚ анализаторы (Applied Biosystems) көмегімен жүзеге асырылды.
Кесте 4. P. Infestans-ты генотиптеу үшін қолданылатын 12 стандартты КСР маркерлерінің сипаттамалары (Li және басқалар, 2013a)
Aт | Аллель саны | Өлшем ауқымы аллельдер (bp) | Праймерлер |
PiG11 | 13 | 130-180 | F: NED-TGCTATTTATCAAGCGTGGG R: GTTTCAATCTGCAGCCGTAAGA |
фут02 | 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-AATCTGATCGCAACTGAGGG R: GTTTACAAGATACACACGGGGCCC |
PinfSSR4 | 7 | 280-305 | F: FAM-TCTTGTTCGAGTATGCGACG R: GTTTCACTTCGGGAGAGAAAGGCTTC |
фут04 | 4 | 160-175 | F: VIC-AGCGGCTTACCGATGG R: GTTTCAGGCGGCTGTTTCGAC |
фут70 | 3 | 185-205 | F: VIC-ATGAAAATACGTCAATGCTCG R: CGTTGGATATTCTATTTCTTCG |
PinfSSR6 | 3 | 230-250 | F: GTTTTGGTGGGGCTGAAGTTTT R: VIC-TCGCCACAAGATTTATTCCG |
фут63 | 3 | 265-280 | F: VIC-ATGACGAAGATGAAAGTGAGG R: CGTATTTTCCTGTTATATAAACC |
PinfSSR2 | 3 | 165-180 | F: PET-CGACTTCTACATCAACCGGC R: GTTGCTTGGACTGCGTCTTTAGC |
Pi4B | 5 | 200-295 | F: PET-AAAATAAAGCCTTTGGTTCA R: GCAAGCGAGGTTGTAGATT |
Талдау нәтижелерін визуалдаудың мысалы суретте көрсетілген. 6. Нәтижелер алынған деректерді белгілі изоляттардың деректерімен салыстыру арқылы GeneMapper 3.7 бағдарламалық жасақтамасын қолдану арқылы талданды. Талдау нәтижелерін түсіндіруді жеңілдету үшін әр зерттеуге белгілі генотипі бар 1-2 анықтамалық изоляттарды қосу қажет.
Ұсынылған зерттеу әдісі далалық үлгілердің едәуір санында сыналды, содан кейін авторлар екі ұйымның, Джеймс Хаттон Институты (Ұлыбритания) және Вагенинген Университетінің және Зерттеулердің (Нидерланды) зертханалары арасында хаттамаларды стандарттауды жүргізді, олар жеңілдетілген стандартты FTA карталарын пайдалану мүмкіндігімен қатар P. infestans ДНҚ үлгілерін жинау және жөнелту осы дамуды коммерциялық мақсатта пайдалану мүмкіндігі туралы айтуға мүмкіндік берді. Сонымен қатар, мультиплексті КСР анализін қолданып P. infestans изоляттарын генотиптеудің жылдам және дәл әдісі осы қоздырғыштың популяцияларына дүниежүзілік масштабта стандартталған зерттеулер жүргізуге және Eucablight жобасы аясында (www.eucablight.org), соның ішінде фитофторлар туралы дүниежүзілік мәліметтер базасын құруға мүмкіндік берді. соның ішінде микроспутниктік анализ нәтижелері бүкіл әлемде жаңа генотиптердің пайда болуы мен таралуын бақылауға мүмкіндік берді.
Күшейтілген шектеу фрагментінің ұзындығының полиморфизмі (AFLP). AFLP (фрагменттің ұзындығының күшейтілген полиморфизмі) - белгілі бір праймерлерді қолданып кездейсоқ молекулалық маркерлерді құру технологиясы. AFLP-де ДНҚ екі рестрикменттік ферменттердің комбинациясымен өңделеді. Арнайы адаптерлер шектеу фрагменттерінің жабысқақ ұштарымен байланған.
Содан кейін бұл фрагменттер адаптердің дәйектілігі мен шектеу учаскесін толықтыратын праймерлердің көмегімен күшейтіледі және олардың 3 'ұштарында бір немесе бірнеше кездейсоқ негіздер бар. Алынған фрагменттер жиынтығы рестриктикалық ферменттерге және праймердің 3'-ұшындағы кездейсоқ таңдалған нуклеотидтерге байланысты (Vos және басқалар, 1995). AFLP - генотиптеу әртүрлі организмдердің генетикалық өзгеруін тез зерттеу үшін қолданылады.
Әдістің егжей-тегжейлі сипаттамасы Мюллер, Вольфенбаргер, 1999, Савелкоул және басқалар, 1999 еңбектерінде келтірілген. AFLP және SSR әдістерінің қарама-қарсылығын салыстыратын көптеген жұмыстар қытай зерттеушілерімен жүргізілді. Солтүстік Қытайдың бес аймағынан жиналған 48 P. infestans изоляттарының фенотиптік және генотиптік сипаттамалары зерттелді. AFLP спектрлерінде әртүрлілік анықталмаған SSR генотиптерінен айырмашылығы сегіз түрлі ДНҚ генотиптері анықталды (Гуо және басқалар, 2008).
Қозғалмалы элементтер тізбегіне гомологты праймерлермен күшейту
Ретротранспозондар тізбегінен алынған маркерлер генетикалық картаға түсіруге, генетикалық әртүрлілікті және эволюциялық процестерді зерттеуге өте ыңғайлы (Шулман, 2006). Егер праймерлер белгілі бір қозғалмалы элементтердің тұрақты тізбектерін толықтырушы етіп жасалса, олардың арасында орналасқан геномның аймақтарын күшейтуге болады. Фитофтораның қоздырғышын зерттеу кезінде геномның бөліктерін күшейту әдісі SINE (қысқа аралас ядролық элементтер) ретропазонының негізгі тізбегіне толықтырушы праймерді қолдана отырып сәтті қолданылды (Лаврова және Эланский, 2003). Бұл әдісті қолдану арқылы бір изоляттың жыныссыз ұрпақтарында да айырмашылықтар анықталды. Осыған байланысты SINE - PCR әдісі өте спецификалық және SINE элементтерінің Phytophthora геномындағы қозғалыс жылдамдығы жоғары деген қорытындыға келді.
P. infestans геномында қысқа ретротранспозондардың (SINEs) 12 отбасы анықталды; қысқа ретротранспозондардың түр таралуы зерттелді, тек P. инфестандар геномында болатын элементтер (SINE) анықталды (Лаврова, 2004).
Штамдарды салыстырмалы зерттеу әдістерін популяциялық зерттеулерде қолдану ерекшеліктері
Зерттеуді жоспарлау кезінде оның алға қойған мақсаттарын нақты түсініп, тиісті әдістерді қолдану керек. Осылайша, кейбір әдістер маркерлердің көптеген тәуелсіз белгілерін жасауға мүмкіндік береді, бірақ сонымен бірге репродуктивтілігі төмен және қолданылатын реактивтерге, реакция жағдайларына және зерттелетін материалдың ластануына байланысты. Сондықтан штаммдар тобын әр зерттеуде бірнеше стандартты (анықтамалық) изоляттарды қолдану қажет, бірақ бұл жағдайда да бірнеше тәжірибенің нәтижелерін біріктіру өте қиын.
Бұл әдістер тобына RAPD, AFLP, InterSSR, InterSINE PCR кіреді. Күшейткеннен кейін әртүрлі мөлшердегі ДНҚ фрагменттерінің көп мөлшері алынады. Мұндай техниканы қолданған жөн, егер бір-бірімен тығыз байланысты штамдар (ата-ұрпақ, жабайы тип-мутанттар және т.б.) арасындағы айырмашылықты орнату қажет болса немесе кішкене үлгіні егжей-тегжейлі талдау қажет болған жағдайда. Осылайша, AFLP әдісі P. infestans-тің генетикалық картасында (ван дер Ли және басқалар, 1997) және популяция ішіндегі зерттеулерде кең қолданылады (Кнапова, Гиси, 2002, Куке және басқалар, 2003, Флиер және басқалар, 2003). Штаммдардың мәліметтер базасын құру кезінде мұндай әдістерді қолдану орынсыз, себебі әр түрлі зертханаларда талдау жүргізу кезінде нәтижелерді есепке алуды бірыңғайлау іс жүзінде мүмкін емес.
Орындаудың қарапайымдылығы мен жылдамдығына қарамастан (жақсы тазартусыз ДНҚ оқшаулау, күшейту, нәтижелерді визуалдау), бұл әдістер тобы нәтижелерді құжаттау үшін арнайы әдісті қолдануды талап етеді: таңбаланған (радиоактивті немесе люминесцентті) праймерлермен полиакриламидті гельде дистилляция және жарықтың немесе радиоактивті материалдың әсерінен. Әдеттегі бридиді бромидті агарозды гельді бейнелеу бұл әдістерге сәйкес келмейді, өйткені әртүрлі мөлшердегі ДНҚ фрагменттерінің көп мөлшері бірігуі мүмкін.
Басқа әдістер, керісінше, олардың өте жоғары репродуктивтілігімен аздаған мүмкіндіктер жасауға мүмкіндік береді. Бұл топ митохондриялық ДНҚ гаплотиптерін (Ресейде тек екі гаплотип Ia және IIa атап өтіледі), жұптасу типтерін (изоляттардың көп бөлігі 2 түрге бөлінеді: A1 және A2, өзіндік құнарлы SF сирек кездеседі) және пептидазаның изозималық спектрлерін (екі локус Pep1 және Pep2) зерттеуді қамтиды. , әрқайсысы екі изозимнен тұрады) және глюкоза-6-фосфат изомеразасынан (Ресейде бұл белгінің өзгергіштігі жоқ, дегенмен әлемнің басқа елдерінде маңызды полиморфизм байқалады). Бұл мүмкіндіктерді коллекцияларды талдағанда, аймақтық және ғаламдық мәліметтер базасын құру кезінде қолданған жөн. Митохондриялық ДНҚ изозимдерін және гаплотиптерін талдау кезінде мүлдем стандартты штаммдарсыз жасауға болады, ал жұптасу түрлерін талдауда белгілі жұптасу типтерімен екі сынақ изоляттары қажет.
Реакция шарттары мен реактивтер өнімнің электрофоретограммадағы контрастына ғана әсер етуі мүмкін, артефактілердің зерттеудің осы түрлерінде көрінуі екіталай.
Қазіргі кезде Ресейдің еуропалық бөлігіндегі популяциялардың көп бөлігі жұптасудың екі түрінің де штамдарымен ұсынылған (6-кесте), олардың арасында митохондриялық ДНҚ-ның Ia және IIa типтерімен оқшауланған заттар бар (әлемде табылған mtDNA басқа түрлері Ресейде 1993 жылдан кейін табылған жоқ). Пептидаза изозималарының спектрлері Пеп1 локусындағы екі генотиппен (100/100, 92/92 және гетерозигота 92/100, ал 92/92 генотипі өте сирек кездеседі (<0,3%)) және Пеп 2 локусындағы екі генотип (100/100) , 112/112 және гетерозигота 100/112, генотипі 112/112 100/100 қарағанда сирек кездеседі, бірақ сонымен қатар).
6 жылдан кейін глюкоза-1993-фосфат изомеразасының изоферменттерінің спектрінде өзгергіштік болған жоқ (US-1 клондық сызығының жойылуы); барлық зерттелген изоляттарда 100/100 генотип болды (Эланский және Смирнов, 2002).
Үшінші топ әдістері жоғары репродуктивтілікке ие тәуелсіз маркерлер таңбаларының жеткілікті тобын алуға мүмкіндік береді. Бүгінгі таңда бұл топқа әр түрлі көлемдегі 57-25 ДНҚ фрагменттерін шығаратын RFLP-RG29 зонды кіреді. RFLP-RG57 үлгілерді талдау кезінде де, мәліметтер базасын құрастырғанда да қолданыла алады. Алайда, бұл әдіс бұрынғыларға қарағанда әлдеқайда қымбат, ол көп уақытты қажет етеді және жоғары дәрежеде тазартылған ДНҚ-ның жеткілікті мөлшерін қажет етеді. Сондықтан зерттеуші тексерілген материал көлемін шектеуге мәжбүр.
Өткен ғасырдың 57-шы жылдарының басында RFLP-RG90-нің дамуы фитофтороздың қоздырғышын популяциялық зерттеуді едәуір күшейтті. Бұл «Клондық сызықтарды» таңдау мен талдауға негізделген әдістеменің негізі болды (төменде қараңыз). Клондық сызықтарды анықтау үшін RFLP-RG57-мен қатар жұптасу типі, ДНҚ саусақ іздері (RFLP-RG57 әдісі), пептидаза мен глюкоза-6-фосфат изомераза изоферменттері және митохондриялық ДНҚ типі қолданылады. Оның арқасында ол көрсетілді, ал., 1994 ж.), Ескі популяциялардың орнына жаңа адамдар келді (Дрент және басқалар, 1993, Сужковски және басқалар, 1994, Гудвин және басқалар, 1995а), және әлемнің көптеген елдерінде басым клондық шежірелер анықталды. Осы әдісті қолданған орыс штамдарын зерттеу Еуропалық бөліктің штамдарының жоғары генотиптік полиморфизмін және Ресейдің Азия және Қиыр Шығыс бөліктері популяцияларының мономорфизмін көрсетті (Эланский және басқалар, 2001). Енді бұл әдіс P. infestans популяциясын зерттеуде басты әдіс болып қала береді. Алайда оның кең таралуына оның қымбаттылығы мен орындалу кезінде еңбек сыйымдылығы кедергі келтіреді.
P. infestans зерттеулерінде сирек қолданылатын тағы бір перспективалық әдіс - бұл микроспутниктің қайталануын талдау (SSR). Қазіргі уақытта бұл әдіс клондық сызықтарды оқшаулау үшін кеңінен қолданылады. Штамдарды талдау үшін картоп сорттарына вируленттік гендердің болуы сияқты фенотиптік маркер белгілері (Авдей, 1995, Иванюк және басқалар, 2002, Уланова және басқалар, 2003) және қызанақ кеңінен қолданылды (және қолданыла береді). Қазіргі кезде картоп сорттарына вируленттіліктің гендері изоляттардың басым көпшілігінде вируленттік гендердің максималды (немесе оған жақын) санының пайда болуына байланысты популяцияны зерттеу үшін маркерлік белгілер ретінде құндылығын жоғалтты. Сонымен бірге, сәйкесінше Ph1 генін тасымалдайтын қызанақ сорттарына арналған Т1 вируленттілік гені әлі күнге дейін маркерлік белгі ретінде сәтті қолданылады (Лаврова және басқалар, 2003; Уланова және басқалар, 2003).
Көптеген жұмыстарда фунгицидтерге төзімділік маркерлік белгі ретінде қолданылады. Бұл белгіні далада фунгицидтер бар металлаксил- (немесе мефеноксам-) қолданғаннан кейін клональды сызықтардағы төзімділік мутацияларының пайда болуының оңай болуына байланысты популяцияны зерттеуде қолдану жағымсыз. Мысалы, қарсыласу деңгейіндегі айтарлықтай айырмашылықтар Sib1 клондық сызығында көрсетілген (Эланский және басқалар, 2001).
Осылайша, жұптасу типі, пептидазаның изоферменттік спектрі, митохондриялық ДНҚ типі, RFLP-RG57, SSR - мәліметтер базасын құру және коллекциялардағы штаммдарды таңбалау үшін таңдалған белгілердің басымдықтары. Шектелген үлгілерді салыстыру үшін, егер маркер мүмкіндіктерінің максималды санын қолдану қажет болса, сіз AFLP, RAPD, InterSSR, Inter-SINE PCR қолдана аласыз (5-кесте). Алайда, бұл әдістер нашар репродукцияланатындығын есте ұстаған жөн, және әрбір жеке экспериментте (күшейту электрофорез циклі) бірнеше тірек изоляттарды қолдану қажет.
Кесте 5. Штамдарды зерттеудің әртүрлі әдістерін салыстыру P. Инфестандар
өлшемі | TS | Isofer полициялары | MtDNA | RFLP-RG57 | RAPD | ISSR | ССР | AFLP | Rev |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Ақпарат саны | Н | Н | Н | С | В | В | С | В | В |
Қайталанатындығы | В | В | В | В | Н | Н | С | С | С |
Артефактілер мүмкіндігі | Н | Н | Н | Н | В | С | Н | С | В |
құны | Н | С | Н | В | Н | Н | Н | С | Н |
Еңбек қарқындылығы | Н | Н | Н | В | NS * | NS * | Н | С | NS * |
Талдау жылдамдығы ** | В | Н | Н | С | Н | Н | Н | Н | Н |
Ескерту: H - төмен, C - орташа, B - жоғары; НС * - агарозды гельді немесе автоматты қолдану кезінде еңбек сыйымдылығы төмен
генотиппер, орташа - айдау арқылы полиакриламидті гельде, затбелгісі бар праймерлермен,
** - мицелийді өсіруге ДНҚ оқшаулауға кеткен уақытты есепке алмай.
Популяция құрылымы
Клондық сызықтар
Рекомбинация болмаса немесе оның популяция құрылымына елеусіз үлесі болмаса, популяция клондардың белгілі бір санынан тұрады, олардың арасындағы генетикалық алмасулар өте сирек кездеседі.
Мұндай популяцияларда жекелеген гендердің жиілігін емес, жалпы шығу тегі бар генотиптердің (клонды немесе клондық шежірелер) жиіліктерін зерттеп, тек нүктелік мутациялармен ерекшеленеді. Фитофтораның кеш қоздырғышын популяцияға зерттеу және клондық сызықтарды талдау өткен ғасырдың 57-шы жылдарының басында RFLP-RG90 әдісі пайда болғаннан кейін айтарлықтай жеделдеді. RFLP-RG57-мен қатар клондық сызықтарды анықтау үшін жұптасу түрі, пептидаза және глюкоза-6-фосфат изомераза изоферменттері және митохондриялық ДНҚ типі қолданылады. Ең көп таралған клондық сызықтардың сипаттамалары 6-кестеде көрсетілген.
АҚШ-1 клоны 80 жылдардың соңына дейін барлық жерде популяцияларда үстемдік құрды, содан кейін ол басқа клондармен алмастырыла бастады және Еуропа мен Солтүстік Америкада жоғалып кетті. Қазір ол Қиыр Шығыста (Филиппиндер, Тайвань, Қытай, Жапония, Корея, Ко және басқалар, 1994, Моза және басқалар, 1993), Африкада (Уганда, Кения, Руанда, Гудвин және басқалар, 1994, Вега-Санчес және т.б.) табылған. , 2000; Очво және басқалар, 2002) және Оңтүстік Америкада (Эквадор, Бразилия, Перу, Форбс және басқалар, 1997, Гудвин және басқалар, 1994). Австралияда ғана US-1 желісіне жататын штамдар анықталған жоқ. Шамасы, P. infestans изоляттары Австралияға миграцияның тағы бір толқынымен келді (Гудвин, 1997).
US-6 клоны 70-ші жылдардың соңында Мексиканың солтүстігінен Калифорнияға қоныс аударды және картоп пен қызанақта 32 жыл аурусыз эпидемия тудырды. Жоғары агрессивтілігінің арқасында ол US-1 клонын ығыстырып, АҚШ-тың батыс жағалауында басым бола бастады (Гудвин және басқалар, 1995a).
US-7 және US-8 генотиптері АҚШ-та 1992 жылы табылған және 1994 жылы АҚШ пен Канадада кең таралған. Бір далалық маусымда US-8 клоны бастапқыда екі клонмен бірдей концентрацияда жұқтырылған картоп учаскелерінде US-1 клонын толығымен ығыстыра алады (Миллер және Джонсон, 2000).
BC-1-ден BC-4 клондары Британ Колумбиясында аз мөлшерде изоляттарда анықталған, Гудвин және басқалар, 1995b). US-11 клоны АҚШ-та кеңінен таралды және US-1 Тайваньда ығыстырылды. JP-1 және EC-1 клондары, US-1 клонымен, сәйкесінше Жапония мен Эквадорда кең таралған (Koh және басқалар, 1994; Forbes және басқалар, 1997).
SIB-1 - Ресейде Мәскеу облысынан Сахалинге дейінгі кең территория үстемдік еткен клон. Мәскеу облысында ол 1993 жылы ашылды, ал кейбір далалық популяциялар негізінен осы клональды сызықтың штаммдарынан тұрды, олар металлаксилге өте төзімді. 1993 жылдан кейін бұл клонның таралуы айтарлықтай төмендеді. 1997-1998 жылдары Жайықтан тыс жерлерде Хабаровск өлкесін қоспағанда (SIB-1 клоны кең таралған) SIB-2 барлық жерде табылды. Әр түрлі жұптасу түрлерімен клондардың кеңістікте бөлінуі Сібір мен Қиыр Шығыстағы жыныстық процесті жоққа шығарады. Мәскеу облысында, Сібірден айырмашылығы, халық көптеген клондармен ұсынылған; кез-келген изоляттың ерекше мультиокустық генотипі бар (Эланский және басқалар, 2001, 2015). Бұл әртүрлілікті әлемнің түкпір-түкпірінен саңырауқұлақ штамдарын импортталған тұқымдық материалмен әкелуімен ғана түсіндіруге болмайды. Жұптасудың екі түрі де популяцияда кездесетіндіктен, оның әртүрлілігі де рекомбинацияға байланысты болуы мүмкін. Осылайша, Британ Колумбиясында BC-2, BC-3 және BC-4 генотиптерінің пайда болуы BC-1 және US-6 клондарының будандастырылуына байланысты болжануда (Гудвин және басқалар, 1995б). Мүмкін, гибридті штамдар Мәскеу популяцияларында кездеседі. Мысалы, PEP локусы үшін MO-4, MO-8 және MO-11 гетерозиготалы штамдары MO-12, MO-21, MO-22 штамдары арасындағы будандар болуы мүмкін, олар A2 жұптасу типіне ие және PEP локусының бір аллелі үшін гомозиготалы және штамм болуы мүмкін. MO-8, A1 жұптасу типіне ие және локустың басқа аллелі үшін гомозиготалы. Ал егер бұл жағдай болса және P. infestans қазіргі заманғы популяцияларында жыныстық процестің рөлінің жоғарылау тенденциясы байқалса, онда көпфокустық клондарды талдаудың ақпараттық мәні төмендейді (Эланский және басқалар, 2001, 2015).
Клондық сызықтардағы вариация
90 ғасырдың 20-жылдарына дейін клондық УС-1 сызығы әлемде кең таралды. Далалық және аймақтық популяциялардың көп бөлігі тек US-1 генотипі бар штамдардан тұрды. Алайда, изоляттар арасындағы айырмашылықтар байқалды, мүмкін олар мутациялық процестен туындаған. Мутациялар ядролық және митохондриялық ДНҚ-да пайда болды және басқалармен қатар фениламидті дәрілерге төзімділік деңгейіне және вируленттік гендердің санына әсер етті. Бастапқы генотиптерден мутациялармен ерекшеленетін сызықтар түпнұсқа генотиптің атауынан кейін нүктеден кейін қосымша сандармен белгіленеді (мысалы, US-1.1 клондық сызығының US-1 мутант сызығы). US-1.5 және US-1.6 саусақ іздері бар ДНҚ сызықтарында әр түрлі көлемдегі аксессуарлық сызықтар бар (Гудвин және басқалар, 1995а, 1995б); US-6.3 клондық сызығы US-6-дан бір аксессуар сызығымен ерекшеленеді (Гудвин, 1997, кесте 7).
Митохондриялық ДНҚ-ны зерттеу кезінде US-1 клондық сызығында тек 1b типті митохондриялық ДНҚ кездесетіндігі анықталды (Картер және басқалар, 1990). Алайда, Перу мен Филиппиннен шыққан осы клонды шежірені зерттеу кезінде митохондриялық ДНҚ типтері 1b-ден инерциялар мен жойылулардың болуымен ерекшеленетін изоляттар табылды (Гудвин, 1991, Ко және басқалар, 1994).
Кесте 6. Кейбір P. infestans клонды сызықтарының мультиокустық генотиптері
Aт | Жұптасу түрі | Изозимдер | ДНҚ-ның саусақ іздері | MtDNA типі | |
GPU | PEP | ||||
US-1 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1.0111010110011E + 24 | Ib |
US-2 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1.0111010010011E + 24 | - |
US-3 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1.0111000000011E + 24 | - |
US-4 | A1 | 100/100 | 92/92 | 1.0111010010011E + 24 | - |
US-5 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1.0111010010011E + 24 | - |
US-6 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1.0111110010011E + 24 | IIб |
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 | IIб |
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 |
МО-1 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1.0001000110011E + 24 | IIa |
МО-2 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1.0001000010011E + 24 | Ia |
МО-3 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0101000010011E + 24 | IIa |
МО-4 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1.0101110110011E + 24 | IIa |
МО-5 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0001010010011E + 24 | IIa |
МО-6 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0101010010011E + 24 | Ia |
МО-7 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1.0001000110011E + 24 | IIa |
МО-8 | A1 | 100/100 | 92/92 | 1.0101100010011E + 24 | IIa |
МО-9 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1.0001000010011E + 24 | IIa |
МО-10 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0101100000011E + 24 | Ia |
МО-11 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1.0101010010011E + 24 | Ia |
МО-12 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1.0101010010011E + 24 | Ia |
МО-13 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0101010000011E + 24 | Ia |
МО-14 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.01010010011E + 22 | Ia |
МО-15 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.101110010011E + 23 | Ia |
МО-16 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0001000000011E + 24 | IIa |
МО-17 | A1 | 86/100 | 100/100 | 1.0101010110011E + 24 | Ib |
МО-18 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0101110010011E + 24 | IIa |
МО-19 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0101010000011E + 24 | IIa |
МО-20 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1.0101010000011E + 24 | IIa |
МО-21 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1.0101010000011E + 24 | IIa |
Ескерту: * - деректер жоқ.
Кесте 7. Көпфокустық генотиптер және олардың мутанттық сызықтары
Aт | Жұптасу түрі | | ДНҚ саусақ іздері (RG57) | Ескертулер | |
GPU | ПЭП-1 | ||||
US-1 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1011101011001101000110011 | Түпнұсқа генотип 1 |
US-1.1 | A1 | 86/100 | 100/100 | 1011101011001101000110011 | ПЭП-тегі мутация |
US-1.2 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1011101010001101000110011 | RG57 мутациясы |
US-1.3 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1011101001001101000110011 | RG57 мутациясы |
US-1.4 | A1 | 86/100 | 100/100 | 1011101010001101000110011 | RG57 және PEP мутациясы |
US-1.5 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1011101011001101010110011 | RG57 мутациясы |
US-6 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1011111001001100010110011 | Түпнұсқа генотип 2 |
US-6.1 | A1 | 100/100 | 92 /92 | 1011111001001100010110011 | ПЭП-тегі мутация |
US-6.2 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1011101001001100010110011 | RG57 мутациясы |
US-6.3 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1011111001011100010110011 | RG57 мутациясы |
US-6.4 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1011011001001100010110011 | RG57 және PEP мутациясы |
US-6.5 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1011111001001100010010011 | RG57 мутациясы |
BR-1 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1011101000001100001111011 | Түпнұсқа генотип 3 |
BR-1.1 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1010101000001100001110011 | RG57 мутациясы |
Изозималар спектрлерінде де өзгерістер болады. Әдетте, олар осы фермент үшін гетерозиготалы организмнің гомозиготалыға ыдырауынан туындайды. 1993 жылы қызанақ жемістерінде біз US-1 сипаттамалары бар штаммды анықтадық: саусақ іздері RG57, митохондриялық ДНҚ типі және глюкоза-86-фосфати-изомераза үшін 100/6 генотип, бірақ ол бірінші пептидаза локусы үшін гомозиготалы (100/100) болды осы клондық сызыққа тән 92/100 гетерозигота. Мо-17 штаммының генотипін атадық (кесте 6). US-1.1 және US-1.4 мутант сызықтары да US-1-ден бірінші пептидаза локусындағы мутациялармен ерекшеленеді (кесте 7).
Картоп пен қызанақ сорттарының вируленттілігі гендерінің санының өзгеруіне әкелетін мутациялар жиі кездеседі. Олар Нидерланды (Дрент және басқалар, 1), Перу (Гудвин және басқалар, 1994а), Польша (Сужковски және басқалар, 1995), Солтүстік Американың солтүстігіндегі (Гудвин және басқалар,) популяцияларындағы клондық сызық US-1991 изоляттарының арасында атап өтілді. ., 1995б). Канада мен АҚШ-тағы клональды сызықтардың изоляттары (Гудвин және басқалар, 7а), Ресейдің азиялық бөлігіндегі SIB-8 желісінің изоляттары арасында картоптың вируленттілігі гендерінің санындағы айырмашылықтар байқалды (Эланский және басқалар, 1995) ).
Моноклоналды өріс популяцияларында фениламидті дәрілерге төзімділік деңгейлерінде қатты айырмашылықтары бар изоляттар анықталды, олардың барлығы клондық Сиб-1 сызығына жататын (Эланский және басқалар, 2001, 1-кесте). US-1 клондық сызығының барлық дерлік штамдары металлаксилге өте сезімтал, дегенмен бұл сызықтың жоғары төзімді изоляттары Филиппинде (Кох және басқалар, 1994) және Ирландияда оқшауланған (Гудвин және басқалар, 1996).
P. infestans қазіргі заманғы популяциясы
Орталық Америка (Мексика)
Мексикадағы P. infestans популяциясы басқа әлемдік популяциялардан айтарлықтай ерекшеленеді, бұл ең алдымен өзінің тарихи позициясымен байланысты. Фитофтора класының осы популяциясы мен туыстас P. infestans түрлерін, сондай-ақ Solanum тұқымдасының жергілікті түрлерін көптеген зерттеулер Мексиканың орталық бөлігінде қоздырғыш эволюциясы иесі өсімдіктердің эволюциясымен қатар жүрді және жыныстық рекомбинациямен байланысты деген қорытындыға келді (Грюнвальд, Флайер , 2005). Жұптасудың екі түрі де популяцияда және бірдей пропорцияда ұсынылған және топырақта, картоп өсімдіктері мен түйнектерінде және жабайы өсетін туыс тұқымдас Соланумда ооспоралардың болуы популяцияда жыныстық процестің болуын растайды (Фернандес-Павия және басқалар, 2002). Толука алқабы мен оның айналасындағы (патогеннің болжамды шығу орталығы) жақында жүргізілген зерттеулер P. infestans жергілікті популяциясының жоғары генетикалық әртүрлілігін растады (134 үлгідегі 176 мультифокустық генотиптер) және аймақта бірнеше сараланған субпопуляциялар болған (Ванг және басқалар, 2017). Бұл дифференциацияға ықпал ететін факторлар - орталық Мексиканың таулы аймақтарына тән субпопуляциялардың кеңістіктегі бөлінуі, алқаптар мен тауларда қолданылатын өсіру жағдайлары мен картоп сорттарының айырмашылығы және балама хост ретінде әрекет ете алатын жабайы түйнекті Solanum түрлерінің болуы. ., 2009).
Алайда Мексиканың солтүстігіндегі P. infestans популяциясы табиғаты жағынан клонды және Солтүстік Америка популяцияларына көбірек ұқсайтындығын ескеру керек, бұл олардың жаңа генотиптер екенін көрсетуі мүмкін (Фрай және басқалар, 2009).
Солтүстік Америка
Солтүстік Америкадағы P. infestans популяциясы әрқашан өте қарапайым құрылымға ие және олардың клондық сипаты микроспутниктік анализді қолданудан бұрын қалыптасқан. 1987 жылға дейін АҚШ-1 клонды сызығы АҚШ пен Канадада басым болды (Гудвин және басқалар, 1995). 70-ші жылдардың ортасында, металлаксил негізіндегі фунгицидтер пайда болған кезде, бұл клон Мексикадан қоныс аударған басқа, төзімді генотиптермен алмастырыла бастады (Гудвин және басқалар, 1998). 90-шы жылдардың аяғында. US-8 генотипі АҚШ-тағы US-1 генотипін толығымен алмастырды және картоптың басым клонды сызығына айналды (Фрай және басқалар, 2009; Фрай және басқалар, 2015). Үнемі бірнеше клондық сызықтарды қамтыған қызанақтың жағдайы басқаша болды және олардың құрамы жылдан-жылға өзгеріп отырды (Фрай және басқалар, 2009).
2009 жылы Америка Құрама Штаттарында қызанаққа арналған кеш аурудың кең ауқымды эпидемиясы басталды. Бұл пандемияның ерекшелігі оның АҚШ-тың солтүстік-шығысында көптеген жерлерде бір мезгілде басталуы болды және бұл ірі бақ орталықтарында жұқтырылған қызанақ көшеттерін жаппай сатумен байланысты болды (Фрай және басқалар, 2013). Егін шығыны орасан зор болды. Зақымдалған үлгілерді микросателлиттік талдау нәтижесінде пандемиялық штамның клондық сызық US-22 A2 типіне жататындығы анықталды. 2009 жылы американдық P. infestans популяциясында осы генотиптің үлесі 80% жетті (Фрай және басқалар, 2013). Кейінгі жылдары популяцияда агрессивті генотиптердің УС-23 (негізінен қызанақта) және УС-24 генотиптерінің үлесі тұрақты түрде өсті, дегенмен 2011 жылдан кейін УС-24-тің анықталу деңгейі едәуір төмендеді, және бүгінгі күнге дейін патогенді популяцияның шамамен 90% -ы Құрама Штаттар US-23 генотипімен ұсынылған (Фрай және басқалар, 2015).
Канадада, АҚШ-тағы сияқты, 90-шы жылдардың аяғында. US-1 басым генотипін US-8 ығыстырды, оның үстем жағдайы 2008 жылға дейін өзгеріссіз қалды. 2009-2010 жж. Канадада вирус жұқтырған қызанақ көшеттерін сатумен байланысты елеусіз эпидемиялар болды, бірақ оларды генотиптер УС-23 және УС-8 генотиптері тудырды (Калишук және басқалар, 2012). Бұл генотиптердің нақты географиялық дифференциациясы керемет болды: US-23 Канаданың батыс провинцияларында (68%), ал US-8 шығыс провинцияларында (83%) басым болды. Кейінгі жылдары US-23 шығыс аймақтарға таралды, бірақ жалпы алғанда оның елдегі US-22 және US-24 генотиптерінің пайда болуы аясында оның үлес салмағы аздап төмендеді (Петерс және басқалар, 2014). Бүгінгі күні US-23 Канада бойынша басым позицияны сақтайды; US-8 Британ Колумбиясында, ал US-23 және US-24 Онтариода бар (Петерс, 2017).
Осылайша, P. infestans-дің солтүстік американдық популяциясы негізінен клондық сызықтар болып табылады. Соңғы 40 жыл ішінде клонды генотиптердің саны 24-ке жетті. Популяцияда жұптасудың екі түрінің де штамдары болғанына қарамастан, жыныстық рекомбинация нәтижесінде жаңа генотиптердің пайда болу ықтималдығы өте төмен болып қала береді. Соған қарамастан, соңғы 20 жылда эфемерлік рекомбинантты популяциялардың пайда болуының бірнеше жағдайы тіркелді (Гавино және басқалар, 2000; Дэнс және басқалар, 2014; Петерс және басқалар, 2014) және бір жағдайда қиылысу нәтижесі US-11 генотипі болды. , ол Солтүстік Америкада көптеген жылдар бойы қалыптасты (Гавино және басқалар, 2000). 2009 жылға дейін популяциялар құрылымындағы өзгерістер жаңа агрессивті генотиптердің пайда болуымен, олардың кейінгі миграциясымен және бұрын басым болған предшественниктердің орын ауыстыруымен байланысты болды. 2009-2010 жж АҚШ пен Канадада эпифитотика алғаш рет жаһандану дәуірінде аурудың өршуі жұқтырған отырғызу материалын сату кезінде жаңа генотиптердің белсенді таралуымен байланысты болуы мүмкін екенін көрсетті.
Оңтүстік Америка
Соңғы кезге дейін P. infestans Оңтүстік Америка популяцияларын зерттеу тұрақты да, ауқымды да болған жоқ. Бұл популяциялардың құрылымы өте қарапайым және бір елге 1-5 клондық шежірені қамтитыны белгілі (Форбс және басқалар, 1998). Сонымен, 1998 жылға қарай генотиптер US-1 (Бразилия, Чили) BR-1 (Бразилия, Боливия, Уругвай, Парагвай), EC-1 (Эквадор, Колумбия, Перу және Венесуэла), AR-1, AR -2, AR-3, AR-4 және AR-5 (Аргентина), PE-3 және PE-7 (оңтүстік Перу). Жұптау түрі А2 Бразилияда, Боливияда және Аргентинада болған және Боливия-Перу шекарасынан тыс Титикака көлінде табылған жоқ, оның артында Анд тауларында EC-1 A1 генотипі басым болды. Қызанақтарда US-1 бүкіл Оңтүстік Америкада басым генотип болып қала берді.
Жағдай 2000 жылдары азды-көпті сақталды. Солтүстік Анд та картоптың жабайы туыстарында (S. brevifolium және S. tetrapetalum) А2 типті жаңа EC-2 клондық сызығының табылуы маңызды мәселе болды (Oliva және басқалар, 2010). Филогенетикалық зерттеулер көрсеткендей, бұл сызық P. инфестандарымен толықтай бірдей емес, дегенмен, олар онымен тығыз байланысты, осыған байланысты оны қарастыру ұсынылды, сонымен қатар Анд тауларында өсіп жатқан S. betaceum қызанақ ағашынан оқшауланған басқа EC-3 сызығы, P. andina деп аталатын жаңа түр; дегенмен, бұл түрдің мәртебесі (тәуелсіз түрі немесе әлі күнге дейін белгісіз желісі бар P. инфестанттарының буданы) әлі күнге дейін түсініксіз (Delgado және басқалар, 2013).
Қазіргі уақытта P. infestans-тың барлық оңтүстік американдық популяциялары клонды болып келеді. Жұптасудың екі түрінің болуына қарамастан, рекомбинантты популяциялар анықталған жоқ. Томатта US-1 генотипі барлық жерде кездеседі, картоптан жергілікті штамдармен ығыстырылған, олардың шығу тегі әлі белгісіз. Бразилияда, Боливияда және Уругвайда BR-1 генотипі бар; Перуда US-1 және EC-1-мен қатар бірнеше басқа жергілікті генотиптер бар. Анд тауларында доминантты жағдайды EC-1 клондық сызығы сақтайды, оның жақында табылған P. andina-мен арақатынасы белгісіз болып қалады. 2003-2013 жылдар аралығында жалғыз «тұрақсыз» орын. халықта айтарлықтай өзгерістер болды, Чили болды (Acuña және басқалар, 2012), онда 2004-2005 жж. патогенді популяция метаксилге және жаңа митохондриялық ДНҚ гаплотипіне төзімділікпен сипатталды (бұрынғы Ib орнына Ia). 2006 жылдан 2011 жылға дейін популяцияда 21 генотип (КСР бойынша) басым болды, оның үлесі 90% жетті, содан кейін алақан 20 генотипке көшті, оның пайда болу жиілігі келесі екі жылда шамамен 67% сақталды (Acuña, 2015).
Еуропа
Еуропа тарихында Солтүстік Америкадан P. инфестрациясының кем дегенде екі толқындары болған: 1 ғасырда. (HERB-1) және 70 ғасырдың басында (US-1). Металлаксил бар фунгицидтердің барлық жерде таралуы XNUMX-ші жж. басым генотип УС-XNUMX генотипінің орын ауыстыруына және оның жаңа генотиптермен алмастырылуына әкелді. Нәтижесінде Батыс Еуропаның көптеген елдерінде қоздырғыштың популяциясы негізінен бірнеше клондық сызықтармен ұсынылды.
Патогендік популяцияны талдау үшін микроспутниктік анализді қолдану Батыс Еуропада 2005-2008 жылдары болған күрделі өзгерістерді анықтауға мүмкіндік берді.2005 жылы Ұлыбританияда 13_A2 (немесе «Көк 13») деп аталатын және A2 жұптасу типімен сипатталатын жаңа клондық сызық ашылды. , жоғары агрессивтілік және фениламидтерге төзімділік (Шоу және басқалар, 2007). Дәл осындай генотип 2004 жылы Нидерланды мен Францияның солтүстігінде жиналған үлгілерден табылды, бұл оның Ұлыбританияға континентальды Еуропадан, мүмкін тұқымдық картоппен бірге қоныс аударғанын болжайды (Куке және басқалар, 2007). Осы клондық линия өкілдерінің геномын зерттеу оның дәйектілігінің жоғары полиморфизмін көрсетті (2016 жылға қарай оның субклоналды вариацияларының саны 340-қа жетті) және гендердің экспрессия деңгейінің айтарлықтай өзгеру дәрежесі, соның ішінде. өсімдік инфекциясы кезіндегі эффекторлы гендер (Cooke et al., 2012; Cooke, 2017). Бұл ерекшеліктер биотрофиялық фазаның ұзақтығымен бірге 13_A2 агрессивтілігінің жоғарылауына әкеліп соғады және тіпті каритке кеш қарынға төзімді картоп сорттарын жұқтырады.
Келесі бірнеше жылда генотип солтүстік-батыс Еуропа елдеріне (Ұлыбритания, Ирландия, Франция, Бельгия, Нидерланды, Германия) тез тарады, бұған дейін басым болған 1_A1, 2_A1, 8_A1 генотиптерінің бір уақытта ығыстырылуы орын алды (Монтарри және басқалар, 2010; Гиси және басқалар). , 2011; Ван ден Бош және басқалар, 2011; Кук, 2015; Кук, 2017). Www.euroblight.net сайтының мәліметтері бойынша, 13_A2 үлесі осы елдердің популяцияларында 60-80% және одан да көп; бұл генотиптің болуы Шығыс және Оңтүстік Еуропаның кейбір елдерінде де тіркелген. Алайда, 2009-2012 жж. 13_A2 Ұлыбритания мен Франциядағы басым позицияларынан айырылып, 6_A1 сызығына (Ирландияда 8_A1) иек артты, ал Нидерланды мен Бельгияда оны ішінара 1_A1, 6_A1 және 33_A2 генотиптері алмастырды (Куке және басқалар, 2012; Куке, 2017; Стеллингверф, 2017).
Бүгінгі таңда P. infestans Батыс Еуропа халқының 70% -ы моноклоналды. Www.euroblight.net веб-сайтына сәйкес, солтүстік-батыс Еуропа елдеріндегі (Ұлыбритания, Франция,) басым генотиптер
Нидерланды, Бельгия) шамамен тең пропорцияларда қалады, 13_A2 және 6_A1, соңғысы іс жүзінде көрсетілген аймақтан тыс жерде (Ирландиядан басқа), бірақ қазірдің өзінде 58 подклонға ие (Cooke, 2017). 13_A2 вариациялары Германияда айтарлықтай мөлшерде кездеседі, сонымен қатар Орталық және Оңтүстік Еуропа елдерінде анда-санда байқалады. 1_A1 генотипі Бельгия және ішінара Нидерланды мен Франция популяцияларының айтарлықтай бөлігін құрайды. Генотип 8_A1 еуропалық популяцияда 3-6% деңгейінде тұрақтанды, тек Ирландиядан басқа, ол өзінің жетекші позициясын сақтайды және екі подклонға бөлінеді (Stellingwerf, 2017). Соңында, 2016 жылы алғаш рет 36-2 жылдары тіркелген жаңа 37_A2 және 2013_A2014 генотиптерінің пайда болу жиілігінің жоғарылауы атап өтілді; бүгінгі күнге дейін бұл генотиптер Нидерланды мен Бельгияда және ішінара Франция мен Германияда, сондай-ақ Ұлыбританияның оңтүстік бөлігінде кездеседі (Кук, 2017). Батыс Еуропа халқының шамамен 20-30% -ы жыл сайын бірегей генотиптермен ұсынылады.
Батыс Еуропадан айырмашылығы, 13_A2 генотипі пайда болған кезде Солтүстік Еуропа (Швеция, Норвегия, Дания, Финляндия) популяциялары клонды сызықтармен емес, көптеген ерекше генотиптермен ұсынылды (Брурберг және басқалар.)
2011). Батыс Еуропада 13_A2 белсенді таралу кезеңінде Скандинавияда бұл генотиптің болуы алғаш рет Солтүстік Ютландияда (Дания) табылған 2011 жылға дейін байқалмады, мұнда негізінен металлаксил бар картоп сорттары өсіріледі. фунгицидтер (Нильсен және басқалар, 2014). Www.euroblight.net сайтының хабарлауынша, 13_A2 генотипі 2014 жылы Норвегия мен Даниядан алынған бірнеше үлгілерден және 2016 жылы бірнеше норвегиялық үлгілерден анықталған; Сонымен қатар, 2013 жылы Финляндияда аз мөлшерде 6_A1 генотипінің болуы атап өтілді. Скандинавияны жаулап алудағы 13_A2 және басқа клондық сызықтардың сәтсіздікке ұшырауының басты себебі осы аймақтың Батыс Еуропа елдерінен климаттық айырмашылықтары болып саналады.
Жаз мен салқын қыстың вегетативті мицелийден гөрі ооспоралардың өмір сүруіне ықпал ететіндігімен қатар (Sjöholm және басқалар, 2013), қыста топырақты мұздату (әдетте Батыс Еуропаның жылы елдерінде болмайды) ооспоралардың өнуі мен отырғызылуының синхронизациясына ықпал етеді. картоп, бұл олардың біріншілік инфекция көзі ретіндегі рөлін жоғарылатады (Брурберг және басқалар, 2011). Сондай-ақ, солтүстік жағдайда ооспоралардан инфекцияның дамуы туберкулезді инфекцияның дамуынан асып түсетіндігін атап өткен жөн, бұл сайып келгенде одан да агрессивті, бірақ кейіннен дамыған клональды сызықтардың үстемдігін болдырмайды (Юэн, 2012). Шығыс Еуропадағы (Польша, Балтық елдері) ең көп зерттелген P. infestans популяцияларының құрылымы Скандинавияға өте ұқсас.
Жұптасудың екі түрі де осы жерде кездеседі және КСР анализімен анықталған генотиптердің басым көпшілігі ерекше (Chmielarz және басқалар, 2014; Runno-Paurson және басқалар, 2016). Солтүстік Еуропадағы сияқты, клондық сызықтардың таралуы (ең алдымен 13_A2 генотипі) іс жүзінде қоздырғыштың жергілікті популяцияларына әсер етпеді, олар айқын доминантты сызықтардың болмауымен әртүрліліктің жоғары деңгейін сақтайды.
Картоптың тауарлық сорттары бар алқаптарда 13_A2 болуы кейде байқалады. Ресейде жағдай дәл осылай дамып келеді. 2008-2011 ж.ж. жиналған P. infestans изоляттарын микросателлиттік талдау Ресейдің еуропалық бөлігінің 10 әртүрлі аймақтарында генотиптік әртүрліліктің жоғары дәрежесі және еуропалық клондық сызықтармен сәйкес келмеудің толық болмауы байқалды (Стацюк және басқалар, 2014). Бірнеше жылдан кейін, 2013-2014 жылдары Ленинград облысында жиналған P. infestans үлгілерін зерттеу олардың алдыңғы зерттеуде анықталған осы аймақтағы генотиптерімен арасындағы айтарлықтай айырмашылықтарды көрсетті. Екі зерттеуде де батыс еуропалық генотиптер табылған жоқ (Бекетова және басқалар, 2014; Кузнецова және басқалар, 2016).
P. infestans шығыс еуропалық популяцияларының жоғары генетикалық әртүрлілігі және оларда басым клонды сызықтардың болмауы бірнеше себептерге байланысты болуы мүмкін. Біріншіден, Солтүстік Еуропадағыдай, қарастырылып отырған елдердің климаттық жағдайлары инфекцияның бастапқы көзі ретінде ооспоралардың пайда болуына ықпал етеді (Уланова және басқалар, 2010; Хмиеляр және басқалар, 2014). Екіншіден, бұл елдерде өндірілетін картоптың едәуір бөлігі көбінесе ормандармен қоршалған немесе жұқпалы материалдардың еркін қозғалуына кедергі келтіретін шағын жеке шаруашылықтарда өсіріледі (Chmielarz және басқалар, 2014). Әдетте, осындай жағдайда өсірілген картоп іс жүзінде химиялық заттармен өңделмейді, ал сорттарды таңдау олардың кеш бөртпеге төзімділігіне негізделген, яғни. агрессивтілік пен метаксилге төзімділік үшін селективті қысым жоқ, бұл 13_A2 сияқты төзімді генотиптерді басқа генотиптерге қарағанда артықшылықтардан айырады (Chmielarz және басқалар, 2014). Ақырында, жер учаскелерінің кішігірім болуына байланысты олардың иелері әдетте ауыспалы егістігімен айналыспайды, картопты сол жерде бірнеше жыл бойы өсіреді, бұл генетикалық әр түрлі егудің жиналуына ықпал етеді (Рунно-Паурсон және басқалар, 2016; Эланский, 2015; Эланский және басқалар). ., 2015).
Азия
Соңғы уақытқа дейін Азиядағы P. infestans популяцияларының құрылымы салыстырмалы түрде нашар зерттелген болып қалды. Оның негізінен клонды сызықтармен ұсынылатындығы белгілі болды, ал жыныстық рекомбинацияның жаңа генотиптердің пайда болуына әсері өте аз. Мәселен, мысалы, 1997-1998 жж. Ресейдің азиялық бөлігінде (Сібір және Қиыр Шығыста) қоздырғыштар популяциясы SIB-1 генотипі басым үш генотиппен ғана ұсынылды (Эланский және басқалар, 2001). Қытай, Жапония, Корея, Филиппиндер және Тайвань сияқты елдерде патологиялық жолдардың клонды болуы көрсетілген (Ко және басқалар, 1994; Чен және басқалар, 2009). US-1 клондық сызығы 90-жылдардың аяғы - 2000 жылдардың басында Азияның үлкен аумағында үстемдік етті. барлық жерде дерлік басқа генотиптер алмастырыла бастады, олар өз кезегінде жаңаларына жол берді. Көп жағдайда Азия елдеріндегі популяциялардың құрылымы мен құрамындағы өзгерістер жаңа генотиптердің сырттан қоныс аударуымен байланысты болды. Сонымен, Жапонияда JP-3 генотипін қоспағанда, US-1 (JP-1, JP-2, JP-3) кейін пайда болған барлық басқа жапондық генотиптердің сыртқы шығу тегі азды-көпті дәлелденген (Акино және басқалар, 2011). ... Қазіргі уақытта Қытайда нақты географиялық бөлінісі бар үш негізгі патогенді популяциялар бар; Бұл популяциялар арасында геннің ағымы жоқ немесе өте әлсіз (Guo және басқалар, 2010; Li және басқалар, 2013b). Генотип 13_A2 Қытай аумағында оның оңтүстік провинцияларында (Юньнань және Сычуань) 2005-2007 жылдары, ал 2012-1014 жылдары пайда болды. елдің солтүстік-шығысында да байқалды (Ли және басқалар, 2013б). Үндістанда 13_A2, мүмкін, Қытаймен бір уақытта пайда болды, ең алдымен жұқтырылған тұқымдық картоппен (Chowdappa және басқалар, 2015) және 2009-2010 жж. елдің оңтүстігінде қызанаққа кеш зиянды эпифитоз тудырды, содан кейін ол картопқа тарады және 2014 жылы Батыс Бенгалияда кеш аурудың өршуіне себеп болды, бұл көптеген жергілікті фермерлердің қирауына және өз-өзіне қол жұмсауына әкелді (Фрай, 2016).
Африка
2008-2010 жылдарға дейін Африка елдеріндегі P. инфестанттарына жүйелі зерттеулер жүргізілмеген. Қазіргі уақытта P. infestans африкалық популяциясын екі топқа бөлуге болады, және бұл бөліну Еуропадан тұқымдық картоп әкелу фактісімен айқын байланысты.
Еуропадан тұқымдық картопты белсенді түрде импорттайтын Солтүстік Африкада А2 жұптасу түрі барлық аймақтарда кеңінен ұсынылған, бұл жыныстық рекомбинация нәтижесінде жаңа генотиптердің пайда болуының теориялық мүмкіндігін қамтамасыз етеді (Corbière және басқалар, 2010; Rekad және басқалар, 2017). Сонымен қатар, Алжирде 13_A2, 2_A1 және 23_A1 генотиптерінің болуы олардың біріншісінің айқын үстемдігімен, сондай-ақ бірегей генотиптер үлесінің толық жоғалып кетуіне дейін біртіндеп төмендеуімен байқалады (Рекад және басқалар, 2017). Аймақтың қалған бөлігінен айырмашылығы, Тунисте (елдің солтүстік-шығысын қоспағанда) патогенді популяция негізінен А1 жұптасу типімен ұсынылған (Харбауи және басқалар, 2014).
Мұнда NA-01 клондық сызығы басым. Жалпы популяциядағы клонды сызықтардың үлесі тек 43% құрайды. Тұқым импорты көлемі аз болатын Шығыс және Оңтүстік Африкада (Фрай және басқалар, 2009), P. infestans тек екі клондық A1 типті сызықтармен ұсынылған, US-1 және KE-1, ал соңғысы біріншісін картопқа ығыстырады ( Пуле және басқалар, 2012; Ньороже және басқалар, 2016). Бүгінгі күнге дейін бұл генотиптердің екеуі де субклоналды вариациялардың айтарлықтай мөлшеріне ие.
Австралия
Австралиядағы картопқа кеш зақымдану туралы алғашқы хабарлама 1907 жылдан басталады, ал жазғы айларда қатты жаңбырдан туындаған алғашқы эпифитотия 1909-1911 жылдары болған. (Дрент және басқалар, 2002). Жалпы алғанда, кеш аурудың ел үшін маңызды экономикалық маңызы жоқ. Жоғары ылғалдылықты қамтамасыз ететін ауа-райының әсерінен пайда болған кеш қабынудың эпидемиялық өршуі 5-7 жылда бір реттен жиі болмайды және негізінен Тасманияның солтүстігінде және Викторияның орталық бөлігінде локализацияланған. Жоғарыда айтылғандарға байланысты P. infestans австралиялық популяциясының құрылымын зерттеуге арналған басылымдар іс жүзінде жоқ. Соңғы қол жетімді ақпарат 1998-2000 жж. (Дрент және басқалар, 2002). Авторлардың пікірінше, Виктория штатының тұрғындары бұл генотиптің Америка Құрама Штаттарынан қоныс аударуын жанама түрде растайтын US-1.3 клонды тегі болған. Тасмания үлгілері әлемнің басқа бөліктерінде сол кезде болған генотиптерден өзгеше AU-3 типіне жатқызылды.
Ресейде фитофториттің даму ерекшеліктері
Еуропада ауру тұқым түйнектерімен, топырақта қыстайтын ооспоралармен, сондай-ақ былтырғы егістіктерде қыстап қалған түйнектерден («ерікті» өсімдіктер) өсірілген өсімдіктерден жел әкелетін зооспорангиялармен немесе жойылған үйінділермен инфекция енгізілді. түйнектерді сақтауға арналған бетбелгі. Бұлардың ішінде тасталған түйнектерде өсірілген өсімдіктер инфекцияның ең қауіпті көзі болып саналады. онда өнгіш түйнектердің саны көбіне маңызды, ал зооспорангияны олардан алыс қашықтыққа тасымалдауға болады. Қалған көздер (ооспоралар, «ерікті» өсімдіктер) онша қауіпті емес, өйткені бір өрісте өсімдіктерді 3-4 жылда бір реттен жиі өсіру әдеттегідей емес. Тұқымның сапалық бақылау жүйесінің арқасында ауру тұқым түйнектерінен инфекция аз болады.
Жалпы, еуропалық популяциялардағы егу мөлшері шектеулі, сондықтан эпидемияның өсуі өте баяу және химиялық фунгицидтік препараттарды қолдану арқылы оны бақылауға болады. Еуропалық жағдайдағы басты міндет - зардап шеккен өсімдіктерден зооспорангияның жаппай таралуы басталатын фазада инфекциямен күресу.
Ресейде жағдай түбегейлі өзгеше. Картоп пен қызанақ дақылдарының көп бөлігі жеке шағын бақтарда өсіріледі; қорғаныс шаралары олар бойынша мүлдем жүргізілмейді, немесе фунгицидтік емдеу жеткіліксіз мөлшерде жүзеге асырылады және шыңдарда фитофтор пайда болғаннан кейін басталады. Нәтижесінде жеке көкөніс бақшалары инфекцияның негізгі көзі ретінде әрекет етеді, олардан зооспорангиялар жел арқылы коммерциялық екпелерге жеткізіледі. Мұны Мәскеу, Брянск, Кострома, Рязань облыстарындағы тікелей бақылауларымыз растайды: жеке бақшалардағы өсімдіктердің зақымдануы коммерциялық екпелерді фунгицидтік өңдеу басталғанға дейін де байқалады. Кейіннен үлкен өрістердегі эпидемия фунгицидтік препараттарды қолдану арқылы шектеледі, ал жеке бақтарда кеш қабынудың тез дамуы байқалады.
Коммерциялық екпелерді дұрыс емес немесе «бюджеттік» өңдеу кезінде өрістерде кеш күйген ошақтар пайда болады; кейінірек олар белсенді дамып, үлкен аумақтарды қамтиды (Эланский, 2015). Жеке бақтардағы инфекция коммерциялық өрістердегі эпидемияға айтарлықтай әсер етеді. Ресейдің барлық картоп өсіретін аймақтарында жеке бақшаларда картоп алып жатқан аумақ ірі өндірушілердің алқаптарының жалпы алаңынан бірнеше есе көп. Мұндай жағдайда жеке көкөніс бақтарын коммерциялық өрістерге арналған егудің әлемдік қоры ретінде қарастыруға болады. Жеке бақтардағы штаммдардың генотиптеріне тән қасиеттерді анықтауға тырысайық.
Күдікті картоптарды тұқымдық емес және карантиндік бақылауды, күмәнді шетелдік өндірушілерден алынған қызанақ тұқымын, сол жерлерде картоп пен қызанақты ұзақ уақыт өсіру, фунгицидтің дұрыс емделмеуі немесе олардың толық болмауы жеке секторда ауыр эпифитотияға әкеліп соқтырады. қиылысу, будандастыру және жеке бақтарда ооспораларды қалыптастыру. Нәтижесінде кез-келген штамм өзінің генотипімен ерекше болған кезде патогеннің өте жоғары генотиптік әртүрлілігі байқалады (Эланский және басқалар, 2001, 2015). Әр түрлі генетикалық шыққан тұқымдық картоптарды отырғызу белгілі бір сұрыпқа шабуыл жасауға мамандандырылған клонды сызықтардың пайда болу ықтималдығын төмендетеді. Мұндай жағдайда таңдалған штамдар зақымдалған сорттарға қатысты әмбебаптылығымен ерекшеленеді, олардың көпшілігі вируленттік гендердің максималды санына жақын. Бұл ауылшаруашылық кәсіпорындарының кең өрістеріне тән «клонды сызықтар» жүйесінен өте жақсы ерекшеленеді, олар фитофторадан дұрыс қорғалған. «Клондық сызықтар» (өрістегі фитофтораның барлық қоздырғыштары бір немесе бірнеше генотиптермен ұсынылған кезде) картоп өсіруді тек ірі шаруа қожалықтары жүзеге асыратын елдерде кең таралған: АҚШ, Нидерланды, Дания және т.б. картоп өсіру, сонымен қатар жеке бақтарда генотиптік әртүрлілік жоғары. 20 ғасырдың аяғында «клондық сызықтар» Ресейдің Азия және Қиыр Шығыс бөліктерінде кең таралды (Еланский және басқалар, 2001), бұл картоптың бірдей сорттарын тек отырғызу үшін қолданумен байланысты. Жақында бұл аймақтардағы жағдай популяциялардың генотиптік алуан түрлілігінің өсуіне қарай өзгере бастады.
Фунгицидтік препараттармен интенсивті емдеудің болмауы тағы бір тікелей салдары бар - бақтарда төзімді штамдардың жинақталуы жоқ. Шынында да, біздің нәтижелер көрсеткендей, металлаксилге төзімді штамдар коммерциялық екпелерге қарағанда жеке бақтарда аз кездеседі.
Жеке бақшаларға тән картоп пен қызанақ екпелерінің жақын орналасуы осы дақылдар арасындағы штамдардың көші-қонын жеңілдетеді, нәтижесінде соңғы онжылдықта картоптан оқшауланған штамдар арасында шие қызанақ (Т1) сорттарына төзімділік генін алып жүретін штаммдардың үлесі, бұған дейін тек өзіне тән болды » қызанақ »штамдары. T1 гені бар штамдар көп жағдайда картопқа да, қызанаққа да өте агрессивті.
Соңғы жылдары қызанақтағы кеш зиянды ауру көптеген жағдайларда картопқа қарағанда ерте пайда бола бастады. Қызанақ көшеттерін топырақтағы ооспоралар немесе қызанақ тұқымында болатын немесе оларға жабысатын ооспоралар жұқтыруы мүмкін (Рубин және басқалар, 2001). Соңғы 15 жылда дүкендерде қымбат емес, негізінен импортталған, оралған тұқымдардың көп саны пайда болды, ал шағын өндірушілердің көпшілігі оларды қолдануға көшті. Тұқымдарда оларды өсіру аймақтарына тән генотиптері бар штамдар болуы мүмкін. Болашақта бұл генотиптер жеке бақшаларда жыныстық процеске қосылады, бұл мүлдем жаңа генотиптердің пайда болуына әкеледі.
Осылайша, жеке бақшалар - бұл генетикалық материалмен алмасу нәтижесінде, қолданыстағы генотиптер өңделіп, мүлдем жаңалары пайда болатын ғаламдық «балқымалы қазан» деп айтуға болады. Сонымен қатар, оларды іріктеу ірі шаруа қожалықтарында картоп үшін жасалынғаннан мүлдем өзгеше жағдайда өтеді: фунгицидтік престің болмауы, екпелердің сорттық біртектілігі, вирустық және бактериялық инфекциялардың әр түрлі формаларында әсер ететін өсімдіктердің басымдығы, қызанақ пен жабайы түнгі серуенге жақындығы, белсенді өту және ооспор түзілуі, мүмкіндігі ооспоралар келесі жылға инфекция көзі бола алады.
Мұның бәрі аула тұрғындарының өте жоғары генотиптік әртүрлілігіне әкеледі. Көкөніс бақтарындағы эпифитотика жағдайында фитофтора өте тез таралады және көптеген споралар жақын жердегі коммерциялық екпелерге ұшып кетеді. Алайда, ауылшаруашылық технологиясы мен химиялық қорғаныстың дұрыс жүйесімен коммерциялық өрістерге ене отырып, келген споралар өрісте эпифитотиканы бастауға іс жүзінде мүмкіндік жоқ, бұл фунгицидтерге төзімді және өсірілетін сортқа мамандандырылған клонды сызықтардың болмауымен байланысты.
Бастапқы егудің тағы бір көзі тауарлы көшеттерде қалып қойған ауру түйнектер болуы мүмкін. Бұл түйнектер, әдетте, жақсы ауылшаруашылық технологиясы мен қарқынды химиялық қорғанысы бар алқаптарда өсірілді. Түйнектерге әсер еткен изоляттардың генотиптері олардың әртүрлілігінің дамуына бейімделген. Бұл штамдар коммерциялық отырғызу үшін жеке бақтардан шыққан егуге қарағанда едәуір қауіпті. Біздің зерттеулеріміздің нәтижелері де бұл болжамды қолдайды. Тиісті жүргізілген химиялық қорғанысы және жақсы ауылшаруашылық технологиясы бар үлкен өрістерден оқшауланған популяциялар жоғары генотипті әртүрлілікпен ерекшеленбейді. Көбінесе бұл бірнеше агрессивті клондық сызықтар.
Коммерциялық тұқым материалынан алынған штамдар көкөніс бақтарындағы популяцияларға еніп, оларда болып жатқан процестерге қатыса алады. Алайда, көкөніс бақшасында олардың бәсекеге қабілеттілігі коммерциялық салаға қарағанда әлдеқайда төмен болады және көп ұзамай олар клональды сызық түрінде өмір сүруді тоқтатады, бірақ олардың гендері «бақша» популяциясында қолданыла алады.
Егін жинау кезінде «ерікті» өсімдіктерде және үйілген түйнектерде дамитын инфекция Ресей үшін онша маңызды емес, өйткені Ресейдің картоп өсіретін негізгі аймақтарында қыстың терең мұздатуы байқалады, ал топырақта қыстаған түйнектерден өсімдіктер сирек дамиды. Сонымен қатар, біздің тәжірибелеріміз көрсеткендей, кеш күйген патогендік микроб теріс әсер еткенде де өміршеңдігін сақтап қалған түйнектерде өмір сүрмейді. Ерте картоп өсірумен айналысатын құрғақ аймақта вегетациялық кезең құрғақ және ыстық болғандықтан, фитофтория сирек кездеседі.
Осылайша, қазіргі уақытта біз P. infestans популяциясының «өріс» және «бақша» популяцияларына бөлінуін бақылап отырмыз. Алайда, соңғы жылдары осы популяциялардан генотиптердің конвергенциясы мен интерпенетрациясына әкелетін процестер байқалады.
Олардың ішінде шағын өндірушілердің сауаттылығының жалпы өсуін, тұқымдық картоптың қол жетімді шағын пакеттерінің пайда болуын, фунгицидтік препараттардың шағын пакеттерге таралуын және халықтың «химиядан» қорқуын жоғалтқанын атап өтуге болады.
Жағдайлар бір жеткізушінің белсенді іс-әрекетінің арқасында бүкіл ауылдарды бірдей сортты тұқым түйнектерімен отырғызып, сол пестицидтердің кішкене пакеттерімен қамтамасыз еткен кезде пайда болады. Дәл осындай сортты картоп жақын маңдағы сауда екпелерінде болады деп болжауға болады.
Екінші жағынан, кейбір пестицидтермен сауда жасайтын компаниялар химиялық өңдеудің «бюджеттік» схемаларын алға тартуда. Бұл жағдайда ұсынылатын емдеу саны жете бағаланбайды және ең арзан фунгицидтер ұсынылады, және шөптерді шапқанға дейін фитофторияның пайда болуына жол бермей, өнімділікті арттыру үшін эпифитотияның кешігуіне баса назар аударылады. Мұндай схемалар экономикалық тұрғыдан ақталған картопты төмен сұрыпты тұқымдық материалдан өсіру кезінде негізделген, өйткені негізінен жоғары өнім алу туралы мәселе туындамайды. Алайда, бұл жағдайда, бақша популяцияларынан айырмашылығы, картоптың тегістелген генетикалық фоны осы сорт үшін өте қауіпті нақты физиологиялық нәсілдерді таңдауға ықпал етеді.
Жалпы, картоп өндірісінің «бақша» және «далалық» әдістерінің жақындасу тенденциясы бізге өте қауіпті болып көрінеді. Үйде де, коммерциялық секторда да олардың жағымсыз салдарын болдырмау үшін тұқымдық картоптың ассортиментін де, жеке меншік иелеріне ұсақ қаптамада ұсынылатын фунгицидтер ассортиментін де, картопты сақтау схемаларын бақылауды және коммерциялық секторда фунгицидтерді қолдануды бақылау қажет болады.
Жеке сектордың саласында фитофтораның ғана емес, Альтернарианың да қарқынды дамуы байқалады. Жеке шаруа қожалықтарының иелерінің көпшілігі Альтернатариядан қорғауға арналған арнайы шараларды қолданбайды, Альтернарианың дамуын жапырақтардың табиғи құрғауы немесе кеш жамылудың дамуы деп қателеседі. Сондықтан, Альтернарианы сезімтал сорттарда жаппай дамытқан кезде, үй учаскелері коммерциялық екпелерге егу көзі бола алады.
Өзгергіштік механизмдері
Мутация процесі
Мутациялардың пайда болуы төмен жиілікпен жүретін кездейсоқ процесс болғандықтан, кез-келген локуста мутациялардың пайда болуы осы локустың мутация жиілігіне және популяция мөлшеріне байланысты. P. infestans штамдарының мутация жиілігін зерттегенде, әдетте химиялық немесе физикалық мутагендермен өңдеуден кейін таңдамалы қоректік орталарда өсірілген колониялардың саны анықталады. 8-кестеде келтірілген мәліметтерден көрініп тұрғандай, әр түрлі локустардағы бірдей штамның мутациялық жиілігі шаманың бірнеше ретімен ерекшеленуі мүмкін. Металлаксилге төзімділіктің мутацияларының жоғары жиілігі табиғатта оған төзімді штамдардың жинақталуының себептерінің бірі болуы мүмкін.
Лабораториялық эксперименттер негізінде есептелген спонтанды немесе индукцияланған мутациялардың жиілігі табиғи популяциялардағы процестерге әрдайым сәйкес келе бермейді, келесі себептер бойынша:
1. Асинхронды ядролық бөліністер кезінде бір ядролық генерацияға келетін мутация жиілігін бағалау мүмкін емес. Сондықтан көптеген эксперименттер тек мутациялық құбылыс пен митоздан кейінгі бір оқиғаны ажыратпай тек мутация жиілігі туралы ақпарат береді.
2. Бір сатылы мутациялар, әдетте, геномның тепе-теңдігін төмендетеді, сондықтан жаңа қасиетке ие болумен бірге организмнің жалпы жарамдылығы төмендейді. Тәжірибе жүзінде алынған мутациялардың көпшілігінің агрессивтілігі төмендеген және табиғи популяцияларда тіркелмеген. Сонымен, P. infestans мутанттарының фениламидті фунгицидтерге төзімділігі мен жасанды ортадағы өсу қарқыны арасындағы корреляция коэффициенті орташа (-0,62), картоп жапырақтарындағы фунгицидтер мен агрессивтілікке төзімділік (-0,65) болды (Деревягина және т.б.). Мутанттардың фитнесінің төмендігін көрсетеді. Диметоморфқа төзімділіктің мутациясы өміршеңдіктің күрт төмендеуімен қатар жүрді (Багирова және басқалар, 1993).
3. Стихиялық және индукцияланған мутациялардың көпшілігі рецессивті болып табылады және эксперименттерде фенотиптік түрде көрінбейді, бірақ табиғи популяциялардағы жасырын өзгергіштік қорын құрайды. Зертханалық эксперименттерде оқшауланған мутантты штамдар доминантты немесе жартылай доминантты мутацияны өткізеді (Кулиш және Дьяков, 1979). Шамасы, ядролық диплоидия ультрафиолет сәулеленуінің әсерінен мутанттарды алудың сәтсіз әрекеттерін бұрынғы төзімді сорттарға зиянды әсер ететіндігін түсіндіреді (McKee, 1969). Авторлық есептеулер бойынша мұндай мутациялар жиілігі 1: 500000-дан аз болуы мүмкін. Рецессивтік мутациялардың гомозиготалы, фенотиптік экспрессияланған күйге ауысуы жыныстық немесе жыныссыз рекомбинацияға байланысты болуы мүмкін (төменде қараңыз). Алайда, бұл жағдайда да мутацияны ценотикалық (көп ядролы) мицелийдегі жабайы типтегі ядролардың доминантты аллельдерімен бүркемелеуге болады және тек мононуклеарлы зооспоралардың түзілуі кезінде фенотиптік түрде бекітіледі.
Кесте 8. P. нитрозометилмочевина әсерінен өсуді тежейтін заттарға мутациялардың инфестациясы жиілігі (Долгова, Дьяков, 1986; Багирова және басқалар, 2001)
Қосылым | Мутация жиілігі |
Окситетрациклин | 6,9 x 10-8 |
Бластикидин С. | 7,2 х 10-8 |
Стрептомицин | 8,3 x10-8 |
Трихоцетин | 1,8 x 10-8 |
Циклогексид | 2,1 x 10-8 |
Дааконил | <4 x 10-8 |
Диметоморф | 6,3 x 10-7 |
Металлаксил | 6,9 x 10-6 |
Популяциялардың саны өздігінен пайда болатын мутациялардың пайда болуында да шешуші рөл атқарады. Жасушалардың саны N> 1 / a болатын, мұнда а - мутация жылдамдығы болатын өте үлкен популяцияларда мутация кездейсоқ құбылыс болудан қалады (Квитко, 1974).
Есептеулер көрсеткендей, картоп алқабының орташа зақымдануымен (бір өсімдікке 35 дақ) күн сайын бір гектарда 8х1012 спора түзіледі (Дьяков және Супрун, 1984). Шамасы, мұндай популяциялар әр локус бойынша алмасу түрімен рұқсат етілген барлық мутацияны қамтиды. 10-9 жиілігімен кездесетін сирек кездесетін мутацияны бір гектар картоп алқабында тұратын миллиондардың ішінен мың адам алады. Жоғары жиілікте болатын мутациялар үшін (мысалы, 10-6), мұндай популяцияда әр түрлі жұпталған мутациялар күн сайын (бір уақытта екі локуста) жүруі мүмкін, яғни. мутация процесі рекомбинацияны алмастырады.
Көші-қон
P. infestans үшін көші-қонның екі негізгі түрі белгілі: зооспорангияны ауа ағынымен немесе жаңбыр шашыратқышымен тарату арқылы (картоп алқабы немесе көршілес алқап шегінде) арақашықтықты жабу, ал алыс қашықтыққа түйнектерді отырғызу немесе қызанақ жемістерін отырғызу. Бірінші әдіс аурудың фокусын кеңейтуді, екіншісі - біріншіліктен шалғай жерлерде жаңа ошақтар құруды қарастырады.
Томат түйнектері мен жемістерімен инфекцияның таралуы аурудың жаңа жерлерде пайда болуына ықпал етіп қана қоймай, сонымен қатар популяциялардағы генетикалық әртүрліліктің негізгі көзі болып табылады. Мәскеу облысында картоп өсіріледі, оны Ресейдің әртүрлі аймақтарынан және Батыс Еуропадан әкеледі. Қызанақ жемістері Ресейдің оңтүстік аймақтарынан (Астрахан облысы, Краснодар аймағы, Солтүстік Кавказ) әкелінеді. Инфекция көзі бола алатын қызанақ тұқымдары (Рубин және басқалар, 2001) Ресейдің оңтүстік аймақтарынан, Қытайдан, Еуропа елдерінен және басқа елдерден әкелінеді.
Э.Майрдың (1974) есептеулері бойынша мутациялардан туындаған жергілікті популяциядағы генетикалық өзгерістер бір локусқа сирек 10-5-тен асады, ал ашық популяцияларда гендердің қарсы ағыны есебінен алмасу кем дегенде 10-3 - 10-4 құрайды.
Инфекцияланған түйнектердегі көші-қон картоп өсірілетін әлемнің барлық аймақтарына таралатын P. инфестанттардың Еуропаға енуіне жауап береді; олар халықтың ең күрделі өзгеруіне себеп болды. Картоптың кеш ауруы Ресей империясының аумағында Батыс Еуропада пайда болуымен бір мезгілде пайда болды.
Бұл ауру алғаш рет 1846-1847 жылдары Балтық елдерінде байқалғандықтан және тек кейінгі жылдары Беларуссия мен Ресейдің солтүстік-батыс аймақтарында таралғандықтан, оның батыс еуропалық тегі анық. Ескі әлемдегі кеш қабынудың алғашқы көзі онша айқын емес. Фрай және басқалар жасаған гипотеза (Фрай және басқалар, 1992; Фрай, Гудвин, 1995, Гудвин және басқалар, 1994) паразит алдымен Мексикадан Солтүстік Америкаға келіп, ол өсімдіктер арқылы тарады, содан кейін Батыс Еуропаға жеткізілді деп болжайды. (сурет 7).
Қайталанған дрейфтің нәтижесінде («бөтелкенің» қос әсері) жалғыз клондар Еуропаға жетті, олардың ұрпақтары картоп өсірілетін Ескі Дүниенің бүкіл аумағында пандемия тудырды. Бұл гипотезаның дәлелі ретінде авторлар, біріншіден, жұптасудың тек бір түрінің (A1) барлық жерде пайда болуын, екіншіден, әртүрлі аймақтардан зерттелген штамдардың генотиптерінің біртектілігін келтіреді (олардың барлығы молекулалық маркерлерге негізделген, соның ішінде 2 изозималық локус, ДНҚ-ның саусақ іздері үлгілері және митохондриялық ДНҚ құрылымы бірдей және АҚШ-та сипатталған US-1 клонына сәйкес келеді). Алайда, кейбір деректер гипотезаның кем дегенде кейбір ережелеріне күмән келтіреді. 40-ші ғасырдың 1-жылдарындағы бірінші эпифитотикалық кезеңде жұқтырылған гербарий картоп үлгілерінен оқшауланған P. infestans митохондриялық ДНҚ-ны талдау олардың митохондриялық ДНҚ құрылымында US-2001 клонынан ерекшеленетіндігін көрсетті, сондықтан ол, ең болмағанда, Еуропадағы инфекцияның жалғыз көзі емес (Ristaino және басқалар, XNUMX).
ХХ ғасырдың 80-ші жылдарында қайырлы жағдай қайтадан нашарлай түсті. Келесі өзгерістер болды:
1) Популяцияның орташа агрессивтілігі өсті, бұл, атап айтқанда, кеш зиянды аурудың кең таралуына алып келді - жапырақтары мен сабақтары зақымдалды.
2) Картоптың кеш ауруы кезеңінде - шілденің аяғынан шілденің басына, тіпті маусымның аяғына дейін ауысу болды.
3) Бұрын Ескі әлемде болмаған A2 жұптасу түрі барлық жерде таралды.
Өзгерістердің алдында екі оқиға болды: жаңа фунгицидті метаксилді жаппай қолдану (Швинн және Штауб, 1980) және картоптың әлемдік экспорттаушысы ретінде Мексиканың пайда болуы (Niederhauser, 1993). Осыған сәйкес популяцияның өзгеруінің екі себебі алға тартылды: метаксил әсерінен жұптасу түрін конверсиялау (Ko, 1994) және Мексикадан жұқтырған түйнектермен жаңа штамдарды жаппай енгізу (Фрай және Гудвин, 1995). Металлаксил әсерінен жұптасу түрлерінің өзара байланысын Ко ғана емес, сонымен қатар Мәскеу мемлекеттік университетінің зертханасында жүргізілген жұмыстарда (Савенкова, Черепенничова-Аникина, 2002) алғанымен, екінші гипотеза қолайлы. Жұптасудың екінші түрінің пайда болуымен қатар орыс P. infestans штамдарының генотиптерінде, соның ішінде бейтарап гендерде (изозимада және RFLP локустарда), сондай-ақ митохондриялық ДНҚ құрылымында күрделі өзгерістер орын алды. Бұл өзгерістердің кешенін метаксилдің әсерімен түсіндіруге болмайды, керісінше, агрессивті бола отырып, Мексикадан жаңа штаммдардың көптеп әкелінуі болды (Като және басқалар, 1997), ескі штамдарды ығыстырып шығарды (US-1), популяцияларда басым болды. Еуропалық популяциялар құрамының өзгеруі өте қысқа мерзімде - 1980-1985 жылдар аралығында болды (Фрай және басқалар, 1992). Бұрынғы КСРО аумағында 1985 жылы Эстониядан, яғни Польша мен Германиядан ерте жиналған коллекциялардан «жаңа штамдар» табылды (Гудвин және басқалар, 1994). Соңғы рет Ресейдегі «ескі штамм US-1» 1993 жылы Мәскеу облысында жұқтырылған қызанақтан оқшауланған (Долгова және басқалар, 1997). Сондай-ақ Францияда қызанақ екпелерінен 90-шы жылдардың басына дейін, яғни картопта ұзақ жоғалып кеткеннен кейін «ескі» штамдар табылды (Лебертон және Андривон, 1998). P. infestans штаммдарының өзгеруі көптеген белгілерге әсер етті, соның ішінде практикалық маңызы зор және кеш аурудың зияндылығын арттырды.
Жыныстық рекомбинация
Жыныстық рекомбинацияның өзгергіштікке ықпал етуі үшін, біріншіден, популяцияда жұптасудың екі түрінің 1: 1-ге жақын қатынаста болуы, екіншіден, популяцияның бастапқы өзгергіштігінің болуы қажет.
Жұптасу түрлерінің арақатынасы әр түрлі популяцияларда, тіпті әр популяцияда әр жылдары әр түрлі болады (кесте 9,10, 90). Популяциялардағы жұптасу түрлерінің жиілігінің мұндай күрт өзгеруінің себептері (мысалы, Ресейде немесе Израильде өткен ғасырдың 2002-жылдарының басында) белгісіз, бірақ бұл бәсекеге қабілетті клондардың енгізілуіне байланысты деп есептеледі (Коэн, XNUMX).
Кейбір жанама деректер белгілі бір жылдардағы және белгілі бір аймақтардағы жыныстық процестің барысын көрсетеді:
1) Мәскеу облысының популяцияларын зерттеу көрсеткендей, A13 жұптасу типінің үлесі 2% -дан аз болған 10 популяцияда үш изозималық локус үшін есептелген жалпы генетикалық әртүрлілік 0,08 құрады, ал 14 популяцияда A2 үлесі асып түсті 30%, генетикалық әртүрлілік екі есе жоғары болды (0,15) (Эланский және басқалар, 1999). Осылайша, жыныстық қатынас ықтималдығы неғұрлым жоғары болса, халықтың генетикалық әртүрлілігі соғұрлым көп болады.
2) Популяциялардағы жұптасу түрлерінің арақатынасы мен ооспораның қалыптасу қарқындылығы арасындағы байланыс Израильде (Коэн және басқалар, 1997) және Голландияда байқалды.
(Flier және басқалар, 2004). Біздің зерттеулер көрсеткендей, изоляттар А2 жұптасу түрімен 62, 17, 9 және 6% -ды құрайтын популяцияларда картоптың талданған жапырақтарының 78, 50, 30 және 15% -ында (сәйкесінше 2 және одан да көп дақылдары) ооспоралар табылған.
2 немесе одан да көп дақтары бар үлгілерде 1 дақ бар үлгілерге қарағанда (сәйкесінше 32 және 14% үлгілерде) ооспоралар болуы ықтимал (Апрышко және басқалар, 2004).
Ооспоралар картоп өсімдігінің ортаңғы және төменгі қабатының жапырақтарында әлдеқайда көп болды (Мица және басқалар, 2015; Эланский және басқалар, 2016).
3) Кейбір аймақтарда ерекше генотиптер табылды, олардың пайда болуы жыныстық рекомбинациямен байланысты. Сонымен, 1989 жылы Польшада және 1990 жылы Францияда глюкоза-6- үшін гомозиготалы штамдар
фосфат изомеразы (GPI 90/90). Бұрын тек 10/90 гетерозиготалармен 100 жыл бойы кездескендіктен, гомозиготалық жыныстық рекомбинацияға жатқызылады (Сужковски және басқалар, 1994). Колумбияда (АҚШ) A2-ді GPI 100/110 және A1-ді GPI 100/100-мен біріктіретін изоляттар жиі кездеседі, бірақ 1994 маусымының соңында (16 тамыз бен 9 қыркүйек) рекомбинантты генотиптері бар штамдар (A1 GPI 100/110) және A2 GPI 100/100) (Миллер және басқалар, 1997).
4) Польшадан (Сужовски және басқалар, 1994 ж.) Және Солтүстік Кавказдан (Аматханова және басқалар, 2004) кейбір популяцияларда саусақ іздерінің ДНҚ локустары мен аллозим белоктарының локустарының таралуы Харди-Вайнбергтің таралуына сәйкес келеді, бұл
жыныстық рекомбинацияның популяциялардың өзгергіштігіне қосқан үлесінің жоғары үлесі туралы. Ресейдің басқа аймақтарында популяциялардағы Харди-Вайнбергтің таралуына сәйкестік табылған жоқ, бірақ клональды репродукцияның басым екендігін көрсететін байланыстырушы тепе-теңдіктің болуы көрсетілді (Эланский және басқалар, 1999).
5) Әр түрлі жұптасу типтерімен (A1 және A2) штамдар арасындағы генетикалық әртүрлілік (GST) әртүрлі популяцияларға қарағанда төмен болды (Sujkowski және басқалар, 1994), бұл жанама түрде жыныстық кресттерді көрсетеді.
Сонымен қатар, жыныстық рекомбинацияның халықтың әртүрлілігіне қосатын үлесі өте жоғары болуы мүмкін емес. Бұл жарна Мәскеу облысының тұрғындары үшін есептелген (Эланский және басқалар, 1999). Левонтиннің (1979) есептеулері бойынша «екі локустан олардың жиілігі олардың гетерозиготаларының көбейтіндісінен аспайтын жаңа нұсқалар шығара алатын рекомбинация тиімді болады, егер екі аллель үшін де гетерозиготалық мәндер жоғары болса».
Мәскеу аймағына тән жұптасудың екі түрінің арақатынасы 4: 1-ге тең болса, рекомбинация жиілігі 0,25 құрайды. Штамдардың өту ықтималдығы зерттелген популяциялардағы зерттелген үш изозимдік локустың екеуі үшін гетерозиготалы болады - 0,01 (2-ден 177 штамм). Демек, қос гетерозиготалардың рекомбинация нәтижесінде пайда болу ықтималдығы олардың көбейтудің (0,25x0,02x0,02) = 10-4 ықтималдығына көбейтілгеннен артық болмауы керек, яғни. жыныстық рекомбинанттар әдетте штамдардың зерттелген үлгісіне енбейді. Бұл есептеулер салыстырмалы түрде жоғары өзгергіштікпен сипатталатын Мәскеу облысының тұрғындары үшін жасалған. Сібір сияқты мономорфты популяцияларда жыныстық процесс, егер ол жеке популяцияларда болса да, олардың генетикалық әртүрлілігіне әсер ете алмайды.
Сонымен қатар, P. infestans мейоз кезінде хромосомалардың жиі орналаспауымен сипатталады, бұл анеуплоидияға әкеледі (Картер және басқалар, 1999). Мұндай бұзушылықтар будандардың құнарлылығын төмендетеді.
Парасексуалды рекомбинация, геннің митозға айналуы
Әр түрлі өсу тежегіштеріне төзімділіктің мутациясы бар P. infestans штамдарын біріктіру тәжірибелерінде екі ингибиторға да төзімді мысалаттар пайда болды (Шатток және Шоу, 1975; Дьяков, Кузовникова, 1974; Кулиш, Дьяков,
1979). Мицелийдің гетерокариотизациясы нәтижесінде екі өсу тежегішіне төзімді штамдар пайда болды және бұл жағдайда олар мононуклеарлы зооспоралармен көбею кезінде бөлініп шықты (Джудельсон, Ге Ян, 1998), немесе олар монозососпоралық ұрпақтармен бөлінбеді, өйткені оларда тетраплоид болды (өйткені бастапқы изоляттар диплоидты) ядролар ( , 1979). Гепозоидты диплоидтар гаплоидтану, хромосомалардың байланыссыздығы және митоздық қиылысу салдарынан өте төмен жиілікте бөлінген (Поединок және басқалар, 1982). Бұл процестердің жиілігін гетерозиготалық диплоидтарға белгілі бір әрекеттің көмегімен көбейтуге болады (мысалы, өнгіш споралардың ультрафиолет сәулеленуі).
Қос төзімді вегетативті будандардың түзілуі in vitro жағдайында ғана емес, сонымен қатар мутанттар қоспасымен зақымдалған картоп түйнектерінде де орын алғанымен (Кулиш және басқалар, 1978), популяциялардағы жаңа генотиптердің пайда болуындағы парасексуалды рекомбинацияның рөлін бағалау өте қиын. Гаплоидтану, хромосомалардың байланыссыздығы және арнайы әсер етпестен митоздық қиылысу салдарынан сегреганттардың түзілу жиілігі шамалы (10-3-тен аз).
Гетерозиготалы штамдардың гомозиготалы сегреганттарының пайда болуы митоздың қиылысуына да, митоздық геннің конверсиясына да негізделуі мүмкін, бұл P. sojae-де штаммға байланысты бір локусқа 3 x 10-2-ден 5 x 10-5 жиілікке дейін жүреді (Чамнанпунт және басқалар). , 2001).
Гетерокариондар мен гетерозиготалы диплоидтардың пайда болу жиілігі күтпеген жерден жоғары болып шыққанымен (ондаған пайызға жетеді), бұл процесс бір штаммнан алынған мутантты дақылдарды қосқанда ғана пайда болады. Табиғаттан оқшауланған әртүрлі штамдарды қолданған кезде вегетативті үйлесімсіздік болғандықтан гетерокариотизация жүрмейді (немесе өте төмен жиілікте жүреді) (Поединок және Дьяков, 1981; Аникина және басқалар, 1997б; Черепенникова-Аникина және басқалар, 2002). Демек, паразексуалды рекомбинацияның рөлін тек гетерозиготалы ядролардағы интраклоналды рекомбинацияға және жекелеген гендердің жыныстық процесі жоқ гомозиготалы күйге ауысуына дейін төмендетуге болады. Бұл процесс рецессивті немесе жартылай доминантты фунгицидтерге төзімділік мутациясы бар штамдарда эпидемиологиялық маңызы болуы мүмкін. Оның паразексуалды процестің әсерінен гомозиготалы күйге өтуі мутация тасымалдаушысының қарсылығын арттырады (Долгова, Дьяков, 1986).
Гендердің интрогрессиясы
Фитофтораның гетеротал түрлері гибридті ооспоралардың түзілуімен будандасуға қабілетті (қараңыз: Воробьева және Гриднев, 1983; Сансоме және басқалар, 1991; Велд және басқалар, 1998). Phytophthora екі түрінің табиғи гибриді соншалықты агрессивті болғаны соншалық, Ұлыбританияда мыңдаған аққұйрықты өлтірді (Brasier және басқалар, 1999). P. infestans тұқымның басқа түрлерімен (P. erythroseptica, P. nicotianae, P. Cactorum және т.б.) қарапайым иесі өсімдіктерде және топырақта кездесуі мүмкін, бірақ түраралық будандардың болу мүмкіндігі туралы әдебиеттерде аз. Зертханалық жағдайда P. infestans және P. Mirabilis арасындағы будандар алынды (Гудвин мен Фрай, 1994).
Кесте 9. Әлемнің әртүрлі елдерінде A2 жұптасу типі бар P. infestans штаммдарының үлесі 1990 жылдан 2000 жылға дейінгі аралықта (ашық әдебиет көздері мен сайттардың деректері бойынша www.euroblight.net, www.eucablight.org)
ел | 1990 | 1991 | 1992 | 1993 | 1994 | 1995 | 1996 | 1997 | 1998 | 1999 | 2000 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Беларусь | 33 (12) | 34 (29) | |||||||||
Бельгия | 15 (49 *) | 6 (66) | 20 (86) | ||||||||
Эквадор | 0 (13) | 0 (12) | 0 (19) | 0 (21) | 12 (41) | 25 (39) | 15 (75) | 22 (73) | 25 (68) | 0 (35) | |
Эстония | 8 (12) | ||||||||||
Англия | 4 (26) | 3 (630) | 9 (336) | ||||||||
Финляндия | 0 (15) | 19 (117) | 12 (16) | 21 (447) | 6 (509) | 9 (432) | 43 (550) | ||||
Франция | 0 (35) | 0 (56) | 0 (83) | 0 (67) | 0 (86) | 2 (135) | 7 (156) | 6 (123) | 0 (73) | 0 (285) | 0 (135) |
Венгрия | 72 (32) | ||||||||||
Ирландия | 4 (145) | ||||||||||
Солтүстік. Ирландия | 10 (41) | 9 (58) | 1 (106) | 0 (185) | 0 (18) | 0 (56) | 0 (35) | 0 (26) | |||
Нидерланды | 7 (41) | 5 (276) | 24 (377) | 44 (353) | 23 (185) | ||||||
Норвегия | 25 (446) | 28 (156) | 8 (39) | 18 (257) | 38 (197) | ||||||
Перу | 0 (34, 1984 -86) | 0 (287, 1997-98) | 0 (112) | 0 (66) | |||||||
Польша | 19 (180) | 21 (142) | 33 (256) | 26 (149) | 35 (70) | ||||||
Шотландия | 25 (147) | 11 (163) | 22 (189) | 5 (22) | |||||||
Швеция | 25 (263) | 62 (258) | 49 (163) | ||||||||
Уэльс | 0 (16) | 7 (97) | 0 (48) | 0 (25) | |||||||
Корея | 36 (42) | 10 (130) | 15 (98) | ||||||||
Қытай | 20 (142, 1995-98) | 0 (6) | 0 (8) | 0 (35) | |||||||
Колумбия | 0 (40, 1994-2000) | ||||||||||
Уругвай | 100 (25, 1998-99) | ||||||||||
Марокко | 60 (108, 1997-2000) | 52 (25) | 42 (40) | ||||||||
Сербия | 76 (37) | ||||||||||
Мексика (Толука) | 28 (292, 1988-89) | 50 (389, 1997-98) |
Кесте 10. Әлемнің әр түрлі елдерінде A2 жұптасу типі бар P. infestans штамдарының үлесі 2000-2011 жж.
ел | 2001 | 2002 | 2003 | 2004 | 2005 | 2006 | 2007 | 2008 | 2009 | 2010 | 2011 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Австрия | 65 (83) | ||||||||||
Беларусь | 42 (78) | ||||||||||
Бельгия | 20 (102 *) | 4 (32) | 50 (14) | 25 (16) | 62 (13) | 54 (26) | 70 (54) | 30 (23) | 29 (35) | 62 (71) | 45 (49) |
Швейцария | 89 (19) | ||||||||||
Чехия | 35 (31) | 54 (64) | 38 (174) | 12 (80) | |||||||
Германия | 95 (53) | ||||||||||
Дания | 48 (52) | ||||||||||
Эквадор | 5 (178) | 6 (108) | 9 (121) | 18 (94) | 2 (44) | 0 (66) | 5 (47) | ||||
Эстония | 54 (25) | 0 (24) | 33 (62) | 45 (140) | 25 (100) | 12 (103) | |||||
Англия | 4 (47) | 10 (96) | 31 (55) | 55 (790) | 68 (862) | 70 (552) | 68 (299) | ||||
Финляндия | 47 (162) | 12 (218) | 42 | ||||||||
Франция | 0 (186) | 4 (108) | 8 (61) | 22 (103) | 33 (303) | 65 (378) | 74 (331) | 75 (125) | 75 (12) | ||
Венгрия | 48 (27) | 48 (90) | 9 | 7 | |||||||
Солтүстік. Ирландия | 0 (38) | 0 (58) | 0 (40) | 0 (24) | 5 (54) | 0 (18) | 27 (578) | 45 (239) | 36 (213) | 82 (60) | 10 (80) |
Нидерланды | 66 (24) | 93 (15) | 91 (11) | ||||||||
Норвегия | 39 (328) | 3 (115) | 12 (19) | ||||||||
Перу | 0 (36) | ||||||||||
Польша | 25 (46) | 10 (30) | 85 (20) | 38 (44) | 75 (66) | 55 (56) | 65 (35) | 72 (81) | 85 (21) | ||
Шотландия | 3 (213) | 2 (474) | 24 (135) | 86 (337) | 88 (386) | 74 (172) | |||||
Швеция | 60 (277) | 39 (87) | |||||||||
Словакия | 0 (36) | 14 (26) | 62 (26) | 0 (26) | |||||||
Уэльс | 25 (12) | 68 (106) | 80 (88) | 92 (143) | 75 (45) | ||||||
Корея | 46 (26) | ||||||||||
Бразилия | 0 (49) | 0 (30) | |||||||||
Қытай | 10 (30) | 0 (6) | 0 (6) | ||||||||
Вьетнам | 0 (294, 2003-04) | ||||||||||
Уганда | 0 (8) |
Популяциялардың генотиптік құрамының динамикасы
P. infestans популяцияларының генотиптік құрамының өзгеруі басқа клондардың басқа аймақтардан қоныс аударуы, ауылшаруашылық тәжірибелері (сорттарының өзгеруі, фунгицидтерді қолдану) және ауа райы жағдайларының әсерінен болуы мүмкін. Сыртқы әсерлер өмірлік циклдің әр түрлі кезеңдерінде әр түрлі клондарға әсер етеді, сондықтан популяциялар жыл сайын гендердің дрейфі мен селекциясының доминантты рөлінің өзгеруіне байланысты селекцияға жататын гендер жиілігінде циклдік өзгерістерге ұшырайды.
Әртүрліліктің әсері
Тік қарсылыққа арналған тиімді гендері бар жаңа сорттар (R-гендер) - бұл P. infestans популяцияларында бірін-бірі толықтыратын вируленттік гендері бар клондарды таңдайтын қуатты селективті фактор. Картоп сортында патогенді популяцияның өсуін тежейтін ерекше емес қарсылық болмаған жағдайда популяциядағы доминантты клондарды ауыстыру процесі өте тез жүреді. Мәселен, R3 төзімділік гені бар Домодедовский сорты Мәскеу облысында таралғаннан кейін, бұл сортқа зиянды клондардың жиілігі бір жыл ішінде 0,2-ден 0,82-ге дейін өсті (Дьяков, Деревжагина, 2000).
Алайда популяциялардағы вируленттік гендердің (патотиптердің) жиілігінің өзгеруі тек өсірілген картоп сорттарының әсерінен ғана болмайды. Мысалы, Беларуссияда 1977 жылға дейін вируленттілігі 1 және 4 гендері бар клондар басым болды, бұл картоп сорттарын төзімділік гендері R1 және R4 өсіруінен туындады (Дорожкин, Бельская, 1979). Алайда, 70-ғасырдың 2002-жылдарының соңында әртүрлі вируленттік гендермен және олардың комбинацияларымен клондар пайда болды, ал картоп өсіруде бірін-бірі толықтыратын қарсылық гендері ешқашан қолданылмаған (вируенттен тыс гендер) (Иванюк және басқалар, XNUMX). Мұндай клондардың пайда болу себебі, мысалы, картоп түйнектерімен Мексикадан жұқпалы материалдардың Еуропаға қоныс аударуына байланысты. Үйде бұл клондар тек мәдени картопта ғана емес, сонымен қатар әртүрлі қарсыласу гендері бар жабайы түрлерде дамыды, сондықтан геномдағы көптеген вируленттік гендердің тіркесімі сол жағдайларда өмір сүру үшін қажет болды.
Спецификалық тұрақтылығы бар сорттарға келетін болсақ, олар қоздырғыштың көбею жылдамдығын төмендетіп, оның популяцияларының эволюциясын кешіктіреді, бұл айтылғандай, санның функциясы. Агрессивтілік полигенді болғандықтан, құрамында «агрессивтілік» гендерінің көп мөлшері бар клондар популяция саны неғұрлым тезірек жиналса. Демек, жоғары агрессивті нәсілдер өсірілетін сорттарға бейімделудің өнімі емес, керісінше, паразиттік споралардың аккумуляторы болып табылатын, өте сезімтал сорттардың екпелерінде анықталады.
Осылайша, Ресейде П.Инфестандардың ең агрессивті популяциялары жыл сайынғы эпифитотия аймақтарында (Сахалин, Ленинград және Брянск облыстарының популяциялары) табылды. Бұл популяциялардың агрессивтілігі мексикалықтардан жоғары болып шықты (Филиппов және басқалар, 2004).
Сонымен қатар, сезімтал сорттарға қарағанда төзімді сорттардың жапырақтарында аз ооспоралар түзіледі (Hanson және Shattock, 1998), яғни сорттың спецификалық емес кедергісі паразиттердің рекомбинация қабілеттерін және баламалы қыстау әдістерінің мүмкіндігін азайтады.
Фунгицидтердің әсері
Фунгицидтер фитопатогенді саңырауқұлақтардың санын азайтып қана қоймайды, яғни. олардың популяцияларының сандық сипаттамаларына әсер етеді, бірақ олар сонымен қатар жеке генотиптердің жиілігін өзгерте алады, яғни. популяциялардың сапалы құрамына әсер ету. Фунгицидтердің әсерінен өзгеретін популяциялардың маңызды көрсеткіштерінің қатарына мыналар жатады: фунгицидтерге төзімділіктің өзгеруі, агрессивтілік пен вируленттіліктің өзгеруі және тұқымдық жүйенің өзгеруі.
Фунгицидтердің популяциялардың төзімділігі мен агрессивтілігіне әсері
Бұл әсер ету дәрежесі, ең алдымен, қолданылатын фунгицидтің түрімен анықталады, оны шартты түрде полиситті, олигозды және монозды деп бөлуге болады.
Біріншісіне ең көп байланысатын фунгицидтер жатады. Оларға төзімділік (егер бұл мүмкін болса) өте әлсіз экспрессивті гендердің көп мөлшерімен бақыланады. Бұл қасиеттер фунгицидтермен өңдеуден кейін популяцияның төзімділігінде көрінетін өзгерістердің болмауын анықтайды (бірақ кейбір тәжірибелерде қарсылықтың біршама жоғарылауы алынған). Байланыс фунгицидтерімен бүркуден кейін сақталған саңырауқұлақ популяциясы штаммдардың екі тобынан тұрады:
1) Өсімдіктердің препаратпен өңделмеген аймақтарында сақталған штамдар. Фунгицидпен байланыс болмағандықтан, бұл штамдардың агрессивтілігі мен төзімділігі өзгермейді.
2) фунгицидпен жанасатын штамдар, оның жанасу нүктелеріндегі концентрациясы өлімге қарағанда төмен болды. Жоғарыда айтылғандай, популяцияның осы бөлігінің қарсыласуы да өзгермейді, дегенмен, фунгицидтің сублетальды концентрацияда да саңырауқұлақ жасушасының метаболизміне, жалпы фитнесіне және оның паразиттік компонентіне, агрессивтілігіне, төмендеуіне ішінара зақымдайтын әсеріне байланысты (Деревягина мен Дьяков, 1990).
Осылайша, фунгицидпен байланысқа түскен, өлмеген, халықтың бір бөлігі де әлсіз агрессивтілікке ие және эпифитотиктің көзі бола алмайды. Сондықтан фунгицидпен байланыссыз популяция үлесінің жиілігін төмендететін мұқият емдеу қорғаныс шараларының сәтті өтуінің шарты болып табылады. Олигоздық фунгицидтерге төзімділік бірнеше аддитивті гендермен бақыланады.
Әр геннің мутациясы қарсылықтың біршама жоғарылауына әкеледі, және қарсыласудың жалпы дәрежесі осындай мутациялардың қосылуына байланысты. Сондықтан қарсылықтың жоғарылауы қадамдармен жүреді. Кедергінің сатылы өсуіне мысал ретінде картопты фитофторадан қорғау үшін кеңінен қолданылатын фунгицидті диметоморфқа төзімділіктің мутациясы келтіруге болады. Диметоморфқа төзімділік полигенді және аддитивті болып табылады. Бір сатылы мутация қарсылықты аздап арттырады.
Әрбір кейінгі мутация мақсатты көлемді, демек, кейінгі мутациялар жиілігін төмендетеді (Багирова және басқалар, 2001). Олигозды фунгицидпен бірнеше рет емдеуден кейін популяцияның орташа қарсылығының жоғарылауы сатылы және біртіндеп жүреді. Бұл процестің жылдамдығы кем дегенде үш фактормен анықталады: қарсыласу гендерінің мутация жиілігі, қарсылық коэффициенті (төзімді штамның өлім дозасының сезімталға қатынасы) және қарсылық гендеріндегі мутациялардың фитнеске әсері.
Әрбір кейінгі мутацияның пайда болу жиілігі алдыңғыға қарағанда төмен, сондықтан процесс демпфингтік сипатқа ие (Багирова және басқалар, 2001). Алайда, егер популяцияда рекомбинациялық процестер (жыныстық немесе парасексуалды) пайда болса, онда гибридті штаммда ата-аналардың әртүрлі мутациясын біріктіріп, процесті жеделдетуге болады. Сондықтан панмикс популяциясы қарсылықты агамикалыққа қарағанда тезірек алады, ал екіншісінде вегетативті үйлесімсіздік кедергілері жоқ популяциялар осындай кедергілерге бөлінген популяцияларға қарағанда тезірек болады. Осыған байланысты популяцияларда жұптасу түрлерімен ерекшеленетін штамдардың болуы олигоздық фунгицидтерге төзімділік алу процесін жеделдетеді.
Екінші және үшінші факторлар популяцияларда диметоморфқа төзімді штамдардың тез жиналуына ықпал етпейді. Әрбір кейінгі мутация қарсылықты шамамен екі есеге арттырады, бұл шамалы және сонымен бірге жасанды ортадағы өсу қарқынын да, агрессивтілікті де төмендетеді (Багирова және басқалар, 2001; Стем, Кирк, 2004). Мүмкін сондықтан болар, P. infestans табиғи штамдары арасында, тіпті диметоморфпен өңделген картоп екпелерінен жиналған, төзімді штамдар жоқ.
Олигозды фунгицидпен емделген популяция сонымен қатар штаммдардың екі тобынан тұрады: фунгицидпен байланыста болмаған, сондықтан бастапқы белгілерін өзгертпеген (егер бұл топта төзімді штамдар болса, олар сезімтал штамдардың агрессивтілігі мен бәсекеге қабілеттілігінің жоғарылығына байланысты жинақталмайды), және фунгицидтің сублетальды концентрациясымен байланыстағы штамдар. Соңғылардың арасында төзімді штамдардың жинақталуы мүмкін, өйткені мұнда олардың сезімталға қарағанда артықшылығы бар.
Сондықтан олигозды фунгицидтерді қолдану кезінде препараттың өлімге әкелетін дозасынан бірнеше есе жоғары концентрациясы сияқты маңызды емдеу маңызды емес, өйткені сатылы мутагенез кезінде мутацияланған штамдардың бастапқы кедергісі төмен болады.
Ақырында, монотикалық фунгицидтерге төзімділіктің мутациясы жоғары экспрессивті болып табылады, яғни бір мутация сезімталдықтың толық жоғалуына дейін төзімділіктің жоғары деңгейі туралы есеп бере алады. Сондықтан популяциялардың қарсыласуының өсуі өте тез жүреді.
Мұндай фунгицидтердің мысалы ретінде фениламидтерді, оның ішінде ең көп таралған фунгицидті металлаксилді айтуға болады. Оған төзімділіктің мутациясы жоғары жиілікпен жүреді, ал мутанттардағы қарсыласу дәрежесі өте жоғары - бұл сезімтал штамнан мың немесе одан да көп есе асып түседі (Деревягина және басқалар, 1993). Жүйелік фунгицидтен сезімтал штамдардың өлуі аясында төзімді мутанттардың өсу қарқыны мен агрессивтілігі төмендегенімен, төзімді популяциялар саны тез өсіп, оның агрессивтілігі қатар өсуде. Сондықтан фунгицидті бірнеше жыл қолданғаннан кейін төзімді штамдардың агрессивтілігі сезімталдардың агрессивтілігімен теңесіп қана қоймай, оны асып түсуі мүмкін (Деревягина, Дьяков, 1992).
Жыныстық рекомбинацияға әсері
P. infestans популяцияларында A2 жұптасу типінің жиі кездесуі металлаксилді кеш бүлінуге қарсы қарқынды қолданумен сәйкес келгендіктен, металлаксил жұптасу түрін конверсиялауға мәжбүр етеді. P. parasitica-да хлоронб және металлаксил әсерінен мұндай түрлендіру тәжірибе жүзінде дәлелденді (Ko, 1994). Металлаксилдің концентрациясы төмен ортада бір рет өту А1 жұптасу типімен металлаксилге сезімтал P. инфестанттарының штаммынан гомотальды изоляттардың пайда болуына әкелді (Савенкова және Черепникова-Аникина, 2002). Металлаксилдің концентрациясы жоғары орталарда кейінгі үзінділер кезінде А2 жұптасу типіндегі бірде-бір изолят анықталмады, дегенмен, изоляттардың көпшілігі, Ооспоралар орнына, А2 изоляттарымен қиылысқанда, мицелийдің шіркіндері пайда болды және стерильді болды. Металлаксилдің жоғары концентрациясы бар ортада А2 жұптасу типіне ие төзімді штамның өтуі жұптасу типінің өзгерісінің үш формасын анықтауға мүмкіндік берді: 1) А1 және А2 изоляттарымен қиылысқанда толық стерильділік; 2) гомоталлизм (монокультурада ооспоралардың пайда болуы); 3) А2 жұптасу түрін А1 түріне ауыстыру. Осылайша, металлаксил P. infestans популяцияларындағы жұптасу түрлерінің өзгеруіне, демек, оларда жыныстық рекомбинацияның пайда болуына әкелуі мүмкін.
Вегетативті рекомбинацияға әсері
Кейбір антибиотиктерге төзімділік гендері гифалды гетерокариотизация мен ядролық диплоидизация жиілігін арттырды (Поединок пен Дьяков, 1981). Бұрын айтылғандай, P. infestans әртүрлі штамдарының бірігуі кезінде гифалардың гетерокариотизациясы өте сирек кездеседі, себебі бұл саңырауқұлақтардағы вегетативті үйлесімсіздік құбылысы. Алайда, кейбір антибиотиктерге төзімділік гендері вегетативті үйлесімсіздікті жою арқылы көрінетін жанама әсерлерге ие болуы мүмкін. Бұл қасиетке 1S-1 мутантты стрептомицинге төзімділік гені ие болды. Фитофтораның далалық популяцияларында осындай мутанттардың болуы штамдар арасындағы гендер ағынын күшейтіп, бүкіл популяцияның жаңа сорттарға немесе фунгицидтерге бейімделуін тездете алады.
Кейбір фунгицидтер мен антибиотиктер митоздық рекомбинацияның жиілігіне әсер етуі мүмкін, бұл популяциялардағы генотип жиілігін өзгерте алады. Кеңінен қолданылатын фунгицидті беномил цито қаңқаның микротүтікшелері құрастырылатын ақуыз бета-тубулинмен байланысады және осылайша митоздың анафазасында хромосомалардың бөліну процестерін бұзады, митоздық рекомбинация жиілігін арттырады (Хастие, 1970).
Голландиялық ауруды қарағаштағы емдеу үшін қолданылатын фунгицид пара-фторофенилаланиннің де осындай қасиеті бар. Пара-фторофенилаланин P. infestans гетерозиготалы диплоидтарындағы рекомбинация жиілігін арттырды (Поединок және басқалар, 1982).
P. infestans тіршілік цикліндегі популяциялардың генотиптік құрамындағы циклдік өзгерістер
Қоңыржай белдеудегі P. инфестандардың классикалық даму циклі 4 фазадан тұрады.
1) қысқа ұрпақпен популяцияның экспоненциалды өсу фазасы (полициклдік фаза). Бұл фаза әдетте шілде айында басталады және 1,5-2 айға созылады.
2) әсер етпейтін тін үлесінің күрт төмендеуіне немесе қолайсыз ауа-райының басталуына байланысты популяцияның өсуін тоқтату фазасы. Жинау алдындағы жапырақтарды ерте жинауды жүзеге асыратын шаруа қожалықтарында бұл кезең жылдық циклден шығады.
3) түйнектерге қыстау кезеңі, түйнектердің кездейсоқ инфекциясының әсерінен популяция санының айтарлықтай төмендеуімен, олардағы инфекцияның баяу дамуымен, түйнектерге қайта жұқпаудың болмауымен, қалыпты сақтау жағдайында зақымдалған түйнектердің жойылуымен жүреді.
4) топырақта және көшеттерде баяу даму фазасы (моноциклді фаза), онда ұрпақ ұзақтығы бір айға немесе одан да көп уақытқа жетуі мүмкін (мамырдың аяғы - шілденің басында). Әдетте бұл уақытта ауру жапырақтарды, тіпті арнайы бақылаулармен анықтау қиынға соғады.
Халықтың экспоненциалды өсу фазасы (полициклдік фаза)
Көптеген бақылаулар (Пшедецкая, Козубова, 1969; Борисенок, 1969; Ош, 1969; Дьяков, Супрун, 1984; Рыбакова, Дьяков, 1990) эпифитотияның басында аз вирулентті және аздап агрессивті клондар басым болатынын, олардың орнына вирусты және агрессивті клондарды алмастыратынын көрсетті. популяцияның агрессивтіліктің өсу қарқыны неғұрлым жоғары болса, иесінің өсімдігі әр түрлі болады.
Популяция өскен сайын тауарлық сорттарға (R1-R4) енгізілген және селективті бейтарап (R5-R11) селективті маңызды гендердің де концентрациясы артады. Сонымен, 1993 жылы Мәскеу маңындағы популяцияларда вируленттіліктің шілде айының соңынан тамыздың ортасына дейін 8,2-ден 9,4-ке дейін өсті, ал ең үлкен өсім таңдамалы бейтарап вируленттілік R5 генінде байқалды (вирустық клондардың 31-ден 86% -на дейін) (Смирнов, 1996 ).
Популяцияның өсу қарқынының төмендеуі халықтың паразиттік белсенділігінің төмендеуімен қатар жүреді. Демек, депрессиялы жылдары нәсілдердің жалпы саны да, жоғары вирулентті нәсілдердің үлесі де эпифитотикалыққа қарағанда төмен (Борисенок, 1969). Егер эпифитотикалық ауа-райының биіктігі жағдайында фитофторияға қолайсыз болып өзгерсе және картоптың зақымдануы төмендейтін болса, жоғары вирулентті және агрессивті клондардың концентрациясы да төмендейді (Рыбакова және басқалар, 1987).
Популяцияның вируленттілігі мен агрессивтілігіне әсер ететін гендер жиілігінің артуы аралас популяцияда вирулентті және агрессивті клондардың іріктелуіне байланысты болуы мүмкін. Селекцияны көрсету үшін бейтарап мутацияны талдау әдісі жасалды, ол ашытқы химостат популяцияларында сәтті қолданылды (Адамс және басқалар, 1985) және Фузариум граммейнарумы (Виебе және басқалар, 1995).
P. инфестандарының далалық популяциясында бластикидинге төзімді мутанттардың жиілігі популяцияның агрессивтілігінің өсуімен қатар төмендеді, бұл популяцияның өсуі кезінде доминантты клондардың өзгеруін көрсетеді (Рыбакова және басқалар, 1987).
Түйнектерде қыстау кезеңі
Картоп түйнектерінде қыстау кезінде P. infestans штамдарының вируленттілігі мен агрессивтілігі төмендейді, ал вируленттілігінің төмендеуі агрессивтілікке қарағанда баяу жүреді (Рыбакова мен Дьяков, 1990). Шамасы, популяцияның тез өсуіне қолайлы жағдайда (r-селекция) «қосымша» вируленттік гендер және жоғары агрессивтілік пайдалы, сондықтан эпифитотиканың дамуы ең зиянды және агрессивті клондарды таңдап алумен қатар жүреді. Қоршаған ортаның қанығу жағдайында көбею жылдамдығы емес, қолайсыз жағдайлардағы тіршіліктің тұрақтылығы (К-селекция) маңызды рөл атқарады, вируленттілік пен агрессивтіліктің «экстра» гендері фитнесті төмендетеді және осы гендермен клондар бірінші болып жойылады, сондықтан орташа агрессивтілік және халықтың вируленттілігі төмендеуде.
Топырақтағы вегетация фазасы
Бұл кезең өмірлік циклдегі ең жұмбақ (Андривон, 1995). Оның болуы тек спекулятивті түрде - ұзақ уақыт бойы қоздырғышпен не болатындығы туралы ақпараттың болмауына байланысты (кейде бір айдан артық) - картоп көшеттерінің пайда болуынан бастап аурудың алғашқы дақтарының пайда болуына дейін. Бақылаулар мен тәжірибелер негізінде саңырауқұлақтың өмірдің осы кезеңіндегі мінез-құлқы қалпына келтірілді (Хирст және Стедман, 1960; Богуславская, Филиппов, 1976).
Саңырауқұлақтың спорациясы топырақтағы жұқтырылған түйнектерде пайда болуы мүмкін. Пайда болған споралар топырақта ұзақ уақыт вегетациялануы мүмкін гифалармен өніп шығады. Бастапқы (түйнектерде түзілген) және екінші реттік (топырақтағы мицелийде) споралар капиллярлық ағындар арқылы топырақ бетіне көтеріледі, бірақ картопты оның төменгі жапырақтары түсіп, топырақ бетімен байланысқа түскеннен кейін ғана жұқтыру қабілетіне ие болады. Мұндай жапырақтар (атап айтқанда, аурудың алғашқы дақтары оларда кездеседі) бірден пайда болмайды, бірақ картоп шыңдарының ұзақ өсіп, дамығаннан кейін.
Сонымен, сапротрофты вегетация фазасы P. infestans тіршілік циклында да болуы мүмкін. Егер өмірлік циклдің паразиттік фазасында агрессивтілік фитнестің маңызды компоненті болса, онда сапротрофты фазада селекция кейбір фитопатогендік саңырауқұлақтар үшін эксперименттік жолмен көрсетілгендей, паразиттік қасиеттерін төмендетуге бағытталған (Карсон, 1993 қараңыз). Сондықтан, циклдің осы кезеңінде агрессивті қасиеттер қарқынды түрде жойылуы керек. Бірақ әзірге жоғарыда айтылған болжамдарды растайтын тікелей тәжірибелер жүргізілген жоқ.
Маусымдық өзгерістер тек P. infestans патогендік қасиеттеріне ғана емес, полициклдік фазада (эпифитотиялар кезінде) өсетін фунгицидтерге төзімділікке де әсер етеді және қыста сақтау кезінде азаяды (Деревягина және басқалар, 1991; Кадиш пен Коэн, 1992). Металлаксилге төзімділіктің әсіресе қарқынды төмендеуі зақымдалған түйнектерді отырғызу мен егістіктегі аурудың алғашқы дақтарының пайда болуы арасында байқалды.
Түрішілік мамандану және оның эволюциясы
P. infestans екі коммерциялық маңызды дақылдарда картоп пен қызанақта эпидемия тудырады. Картоптағы эпифитотиялар саңырауқұлақтар жаңа аймақтарға енгеннен кейін көп ұзамай басталды. Томаттың жеңілуі картопқа инфекция пайда болғаннан кейін көп ұзамай байқалды, бірақ қызанақтағы эпифитотиялар жүз жылдан кейін ғана - XNUMX ғасырдың ортасында байқалды. Міне, Халлегли мен Нидерхаузердің АҚШ-тағы қызанақтың жеңілуі туралы жазғаны
(1962): «100 жылғы ауыр эпифитотиядан кейін шамамен 1845 жыл ішінде қызанақтың төзімді сорттарын алуға аз немесе тіпті дерлік әрекет жасалды. Кеш қабыну алғашқы рет 1848 жылы қызанақта тіркелгенімен, 1946 жылы аурудың күшті өршуіне дейін бұл өсімдікке селекционерлердің назар аудару объектісі болмады. Ресей аумағында қызанақтың кеш ауруы 60 ғасырда тіркелген. «Зерттеушілер ұзақ уақыт бойы бұл ауруға назар аудармады, өйткені ол айтарлықтай экономикалық зиян келтірмеді. Бірақ 70-1979-ші жылдары. ХХ ғасырда қызанақтағы кеш аурудың эпифитотиясы Кеңес Одағында, негізінен Төменгі Поволжье, Украинада, Солтүстік Кавказда, Молдовада байқалады ... »(Балашова, XNUMX).
Сол кезден бастап қызанақ күйдіргісі жыл сайынғы сипатқа ие болып, өндірістік және үй шаруашылығының бүкіл аумағына таралды және бұл дақылға орасан зор экономикалық зиян келтірді. Не болып қалды? Неліктен паразиттің картопта алғашқы пайда болуы және осы дақылдың эпифитотикалық зақымдалуы бір мезгілде дерлік пайда болды және неге эпифитотиктің қызанақта пайда болуы бір ғасырға созылды? Бұл айырмашылықтар Оңтүстік Американың инфекция көзі емес, мексикалықты қолдайды. Егер Phytophthora infestans түрі мексикандық туберкулезді Solanum тұқымдасының паразиті ретінде пайда болған болса, онда мексикалық түрмен бір түрге жататын мәдени картоптың неге соншалықты қатты әсер еткені түсінікті, бірақ паразитпен ко-эволюция болмағандықтан, спецификалық және спецификалық емес қарсылық механизмдері дамымаған.
Қызанақ тұқымның басқа бөліміне жатады, оның алмасу түрі түйнектік түрлерден айтарлықтай өзгешеліктерге ие, сондықтан қызанақ P. infestans тағамдық мамандануынан тыс болмаса да, оның зақымдану қарқындылығы елеулі экономикалық шығындар үшін жеткіліксіз болды.
Томатта эпифитотиялардың пайда болуы паразиттегі ауыр генетикалық өзгерістерге байланысты, паразитизм кезінде оның жарамдылығын (патогенділігін) арттырды. Қызанақты паразиттеуге мамандандырылған жаңа форма - бұл М.Галлегли сипаттаған, картопта кең таралған T1 нәсіліне төзімді шие қызанақ сорттарына (Қызыл шие, Оттава) әсер ететін T0 нәсілі деп санаймыз (Галлегли, 1952). T0 нәсілін T1 нәсіліне айналдырып, қызанақтың жеңілуіне өте бейімделген клондардың пайда болуына алып келген мутация (немесе мутациялар сериясы) сияқты. Көбінесе, патогенділіктің бір хостқа жоғарылауы оның екіншіге төмендеуімен жүрді, яғни картопқа (T0 нәсілі) және қызанаққа (T1 нәсілі) бастапқы, әлі толық емес түрішілік мамандану пайда болды.
Бұл болжамға қандай дәлел бар?
- Картоп пен қызанақтың пайда болуы. Томат жапырағында T1 жарысы басым, ал картоп жапырағында сирек кездеседі. С.Ф.Багирова мен Т.А. Орешонкова (жарияланбаған) Мәскеу облысында 1991-1992 жж. Картоп отырғызуларында Т1 жарысының пайда болуы 0%, ал қызанақ екпелерінде - 100%; 1993-1995 жылдары - сәйкесінше 33% және 90%; 2001 жылы - 0% және 67%. Осындай мәліметтер Израильде де алынды (Коэн, 2002). Картоп түйнектерін T1 нәсілінің изоляттарымен және T0 және T1 изоляттарының қоспасымен жұқтыру тәжірибелері көрсеткендей, T1 нәсілінің изоляттары түйнектерде нашар сақталады және оларды T0 нәсілінің изоляттарымен алмастырады (Дьяков және басқалар, 1975; Рыбакова, 1988).
2) қызанақ отырғызудағы T1 жарысының динамикасы. Томат жапырақтарының біріншілік инфекциясы жапырақтарда пайда болған алғашқы дақтарда инфекцияны талдау кезінде басым болатын T0 нәсілінің изоляттары арқылы жүзеге асырылады. Бұл паразиттер көші-қонының жалпы қабылданған схемасын растайды: Картоптан жұқтырудың негізгі массасы T0 нәсілімен жасалады, алайда картопта аз мөлшерде сақталған T1 клондары қызанаққа түсіп, T0 нәсілін ығыстырады және эпифитотикалық кезеңнің соңына қарай жиналады. Сондай-ақ, қызанақ жапырағының T1 нәсілімен инфекциясының альтернативті көзі болуы мүмкін, ол картоп түйнектері мен жапырақтары сияқты күшті емес, бірақ тұрақты. Сондықтан бұл көз қызанақты жұқтыратын популяцияның генетикалық құрылымына әлсіз әсер етеді, бірақ кейіннен Т1 нәсілінің жиналуын анықтайды (Рыбакова, 1988; Дьяков және басқалар, 1994).
3) Картоп пен қызанаққа агрессивтілік. Т0 және Т1 нәсілдерінің изоляттарымен қызанақ пен картоп жапырақтарының жасанды инфекциясы біріншісіне томатқа қарағанда картопқа агрессивті, ал екіншісіне картопқа қарағанда қызанақ агрессивті болатындығын көрсетті. Бұл айырмашылықтар жылыжайда жапырақты өту кезінде «меншікті» емес нәсілдің изоляттарының аралас популяциядан ығысуынан көрінеді (Дьяков және басқалар, 1975) және далалық учаскелерде (Лебертон және басқалар, 1999); минималды инфекциялық жүктемедегі, кешіктіру кезеңіндегі, инфекциялық дақтар мен спора түзілуіндегі айырмашылықтар (Рыбакова, 1988; Дьяков және басқалар, 1994; Легард және басқалар, 1995; Форбс және басқалар, 1997; Оярзун және басқалар, 1998; Лебертон және басқалар. , 1999; Вега-Санчес және басқалар, 2000; Кнапова, Гиси, 2002; Суссуна және басқалар, 2004).
Т1 нәсілінің изоляттарының төзімділік гені жоқ қызанақ сорттарына агрессивтілігі соншалық, бұл изоляттар жапырақтардағы спораларды қоректік ортадағыдай, жұқтырған тіндерге некротизация жасамайды (Дьяков және басқалар, 1975; Вега-Санчес және басқалар, 2000).
4) Картоп пен қызанақтың вируленттілігі. T1 нәсілі шие қызанақ сорттарына Ph1 кедергі генімен әсер етеді, ал T0 нәсілі бұл сорттарды жұқтыра алмайды, яғни. неғұрлым тар вируленттілікке ие. Дифференциаторларға қатысты
Картоптың R-гендері өзара байланысты, яғни. қызанақ жапырақтарынан оқшауланған штамдар «картоп» штаммдарына қарағанда вирулілігі аз (кесте 11).
5) бейтарап белгілер. Картоп пен қызанақты паразиттейтін P. инфестанттарының популяцияларындағы бейтарап маркерлерді талдау, сонымен қатар көп бағытты түр ішілік таңдау туралы куәландырады. Бразилиядағы P. infestans популяцияларында қызанақ жапырағының изоляттары US-1 клондық сызығына, ал картоп жапырағынан алынған BR-1 қатарына жататын (Suassuna және басқалар, 2004). Флоридада (АҚШ) 1994 жылдан бастап US-90 клоны картопта басым бола бастады (оның пайда болуы 8% -дан асады), ал қызанаққа US-11 және US-17 клондары көшеді, ал соңғыларының изоляттары картопқа қарағанда қызанаққа агрессивті (Weingartner) , Томболато, 2004). Картоп пен қызанақ изоляттарындағы генотип жиіліктеріндегі (ДНҚ саусақ іздері) айтарлықтай айырмашылықтар АҚШ-та 1200-1989 жылдары жиналған 1995 P. infestans штамдары үшін анықталды (Deahl және басқалар, 1995).
AFLP әдісін қолдану 74-1996 жылдары картоп пен қызанақ жапырағынан жиналған 1997 штаммды бөлуге мүмкіндік берді. Франция мен Швейцарияда, 7 топта. Картоп пен қызанақ штамдары бір-бірінен айқын ерекшеленбеді, бірақ «картоп» штамдары генетикалық тұрғыдан «қызанаққа» қарағанда әр түрлі болды. Біріншілері барлық жеті кластерде, ал соңғылары тек төртеуінде табылды, бұл соңғыларының анағұрлым мамандандырылған геномын көрсетеді (Кнапова және Гиси, 2002).
6) Оқшаулану механизмдері. Егер екі иесінің өсімдік түріндегі паразит популяциясы маманданудың тарылуы бағытында «өз» иесіне қарай өзгерсе, онда популяциялар арасындағы генетикалық алмасуды болдырмайтын әр түрлі пре-және постмеиотикалық механизмдер пайда болады (Дьяков және Лекомцева, 1984).
Ата-аналық штаммдар көзінің будандастыру тиімділігіне әсерін бірнеше зерттеулер зерттеді. Эквадорда Solanum тұқымдасының әр түрлі түрлерінен оқшауланған штамдарды кесіп өткенде (Oliva және басқалар, 2002) жабайы соланацеялардан (EC-2 клондық сызығы) жұптасқан A2 типті штамдар қызанақтың штаммдарымен ең нашар қиылысатыны анықталды (EC сызығы). -3), және картоп штаммымен тиімді түрде қиылысады (EC-1).
Барлық будандар патогенді емес деп табылды. Авторлар будандастырудың төмен пайызы және буданда патогенділіктің төмендеуі популяциялардың репродуктивті оқшаулануының постмеиотикалық механизмдеріне байланысты деп санайды.
Багирова және басқалардың тәжірибелерінде (1998) картоп пен қызанақтың көптеген штамдары T0 және T1 нәсілдерінің қасиеттерімен қиылысқан. Қызанақтан оқшауланған T1xT1 штамдарының ең жоғары құнарлы кресттері (микроскоптың көру аймағында 36 ооспора, ооспора өнгіштігінің 44% -ы), ең аз тиімділігі әр түрлі иелерден оқшауланған T0xT1 нәсілдерінің кресттері болды (дамушы және өнген ооспоралардың саны аз, аборт жасаушы және дамымаған ооспоралардың үлкен үлесі) ... Картоптан оқшауланған Т0 жарысының изоляттары арасындағы кресттердің тиімділігі орташа болды. T0 нәсілінің негізгі штамдары картопқа әсер ететіндіктен, оның қыстайтын сенімді көзі - картоп түйнектері бар, нәтижесінде картоптан популяциялар үшін қыстайтын инфекциялық қондырғылар ретінде ооспоралардың маңызы төмен. Бейімделген «қызанақ формасы» қызанаққа ооспоралар түрінде қыстауға қабілетті (төменде қараңыз), сондықтан жыныстық процестің жоғары өнімділігін сақтайды. Жоғары құнарлылығының арқасында T1 қызанақтағы алғашқы инфекцияға тәуелді потенциалға ие болады. Кнапова және басқалар алған нәтижелерді (Кнапова және басқалар, 2002) дәл осылай түсіндіруге болады. Картоптан оқшауланған штаммдардың томат штаммымен айқасуы ооспоралардың ең көп мөлшерін берді - бір шаршы метрге 13,8. орташа (5-19 таралуымен) және ооспоралардың өнгіштігінің аралық пайызы (6,3-0 таралуымен 24). Томаттан оқшауланған штамдардың қиылысуы ооспоралардың ең төменгі пайызын берді (7,6-4 таралуымен 12), олардың өнгіштігінің ең жоғары пайызымен (10,8). Картоптан оқшауланған штамдар арасындағы кресттер ооспоралардың аралық санын (мәліметтердің жоғары шашырауымен 8,6 - 0-30) және ооспоралардың өнгіштігінің ең төменгі пайызын берді (2,7). Осылайша, картоптың штамдары қызанаққа қарағанда құнарлылығы төмен, бірақ популяцияаралық кресттер интропопуляцияға қарағанда нашар нәтиже бермеді. Багирова және басқалардың жоғарыда келтірілген мәліметтермен айырмашылықтары болуы мүмкін. орыс зерттеушілері ХХ ғасырдың 90-шы жылдарының басында оқшауланған штамдармен, ал швейцариялық зерттеушілер - 90-шы жылдардың соңында оқшауланған штамдармен жұмыс істегендігімен түсіндіріледі.
Төмен құнарлылық гетероплоидия штамдарына байланысты болуы мүмкін. Егер жыныстық процесі және ооспоралық ұрпақтармен біріншілік инфекциясы тұрақты болатын мексикалық популяцияларда зерттелетін штаммдардың көп бөлігі P. Infestans диплоидты болса, онда Ескі Дүние елдерінде плоидияның интрапопуляциялық полиморфизмі байқалады (ди-, три- және тетраплоидтық штамдар, сондай-ақ гетероплоидты ядролар) және әр түрлі жұптасу түрлеріне ие штамдар, яғни. өзара құнарлы, ядролық плоидиямен ерекшеленеді (Терриен және басқалар, 1989, 1990; Уиттейкер және басқалар, 1992; Ритч, Даггетт, 1995). Антеридия мен оогониядағы ядролардың әртүрлілігі құнарлылықтың төмендеуіне себеп болуы мүмкін.
Анастомоздар кезінде гифалар арасындағы ядролық алмасуларға келетін болсақ, бұған жыныстық емес популяцияны көптеген генетикалық оқшауланған клондарға бөлетін вегетативті үйлесімсіздік жол бермейді (Поединок және Дьяков, 1987; Горбунова және басқалар, 1989; Аникина және басқалар, 1997б).
7) Популяциялардың конвергенциясы. Жоғарыда келтірілген деректер «картоп» пен «қызанақ» P. штаммдарының арасында будандастыру мүмкін екенін көрсетеді. Әр түрлі хосттардың өзара қайтадан инфекциясы, агрессивтіліктің төмендеуімен болса да мүмкін.
1993 жылы іргелес картоп пен қызанақ алқаптарынан оқшауланған популяция маркерлерін зерттеу қызанақ жапырақтарынан оқшауланған изоляттардың шамамен төрттен бірі көршілес картоп алқабынан ауысқанын көрсетті (Долгова және басқалар, 1997). Теориялық тұрғыдан популяциялардың екі иесі бойынша алшақтықтары артады және мамандандырылған түрішілік формалардың пайда болуына әкеледі деп болжауға болады (мысалы, картоп және ф.с. қызанақ), әсіресе ооспоралар өсімдік қалдықтарында сақталуы мүмкін (Дрент және басқалар, 1995) ; Багирова, Дьяков, 1998) және қызанақ тұқымдары (Рубин және басқалар, 2001). Демек, қазіргі уақытта қызанақтың картоп түйнектерінен тәуелсіз көктемгі регенерация көзі бар.
Алайда, бәрі басқаша болды. Ооспоралармен қыстап шығу паразитке тіршілік циклінің ең тар кезеңін болдырмауға мүмкіндік берді - топырақта өсімдік жамылғысының моноциклдік сатысы, бұл кезде паразиттік қасиеттері төмендейді, олар жазда полициклдік фазада біртіндеп қалпына келеді.
Кесте 11. P. infestans штаммындағы картоптың дифференциалды сорттарына вируленттік гендердің жиілігі
ел | Жыл | Штамдардағы вируленттік гендердің орташа саны | автор | |
картоптан | қызанақтан | |||
Франция | 1995 | 4.4 | 3.3 | Лебертон және басқалар, 1999 |
1996 | 4.8 | 3.6 | Лебертон, Андривон, 1998 ж | |
Франция, Швейцария | 1996-97 | 6.8 | 2.9 | Кнапова, Гиси, 2002 ж |
Америка Құрама Штаттары | 1989-94 | 5 | 4.8 | Гудвин және басқалар, 1995 ж |
АҚШ, Зап. Вашингтон | 1996 | 4.6 | 5 | Dorrance және т.б., 1999 |
1997 | 6.3 | 3.5 | " | |
Эквадор | 1993-95 | 7.1 | 1.3 | Оярзун және басқалар, 1998 ж |
Израиль | 1998 | 7 | 4.8 | Коэн, 2002 |
1999 | 6 | 5.7 | " | |
2000 | 6.7 | 6.1 | " | |
Ресей, Мәскеу қ. аймақ | 1993 | 8.9 | 6.7 | Смирнов, 1996 ж |
Ресей, әр түрлі аймақтар | 1995 | 9.4 | 8 | Козловская және басқалары. |
1997 | 9.2 | 9.2 | " | |
2000 | 8.7 | 4.8 | " |
Ооспораларды өнетін алғашқы зооспорангиялар мен зооспоралар паразиттік белсенділіктің жоғары дәрежесіне ие, әсіресе, егер ооспоралар партеногенетикалық жолмен жұптасу типіне қарама-қарсы штамм феромондарының әсерінен пайда болған болса. Сондықтан ооспоралармен зақымдалған тұқымдардан өсірілген қызанақ көшеттеріндегі инфекциялық материал қызанақ үшін де, картоп үшін де өте патогенді.
Бұл өзгерістер халықты келесі қайта құруға алып келді, эпидемиологиялық тұрғыдан келесі маңызды өзгерістерде көрініс тапты:
- Жұқтырылған қызанақ көшеттері картоптың алғашқы инфекциясының маңызды көзі болды (Филиппов, Иванюк, жеке хабарламалар).
- Картоптағы эпифитотиялар маусымның басында, әдеттегіден бір ай бұрын байқала бастады.
- Картоп отырғызуда T1 нәсілінің пайызы өсті, ол бұрын ол жерде шамалы мөлшерде табылған (Уланова және басқалар, 2003).
- Қызанақ жапырағынан оқшауланған штамдар енді картоп штаммдарынан вируленттілік гендерінің картоп дифференциаторлары бойынша вируленттілігі бойынша ерекшеленбейді және агрессивтілігі бойынша тек томатқа ғана емес, картопқа да «картоп» штамынан оза бастайды (Лаврова және басқалар, 2003; Уланова және басқалар). , 2003).
Осылайша, дивергенцияның орнына популяциялардың конвергенциясы, екі иесіз өсімдіктерде бір вирустың жоғары вируленттілігі мен екі түрге де агрессивтілігі пайда болды.
қорытынды
Сонымен, 150 жылдан астам уақыт бойы P. infestans-ті қарқынды зерттегеніне қарамастан, биологияда, оның ішінде популяциялық биологияда мәдени сортаң өсімдіктердің маңызды ауруларының қоздырғышы, көп нәрсе белгісіз болып қалады. Тіршілік циклінің жекелеген кезеңдерінің өтуі популяциялар құрылымына қалай әсер ететіні, агрессивтілік пен вируленттіліктің канализациялық өзгергіштігінің генетикалық механизмдері қандай, табиғи популяциялардағы репродуктивті және клональды репродуктивті жүйелердің арақатынасы қандай, вегетативті үйлесімсіздік қалай тұқым қуалайды, картоп пен қызанақтың осы дақылдардың алғашқы инфекциясында қандай рөлі бар және олардың паразиттік популяциялар құрылымына әсері қандай. Осы уақытқа дейін паразиттің агрессивтілігін өзгертудің генетикалық механизмдері немесе картоптың спецификалық емес қарсыласу эрозиясы сияқты маңызды практикалық мәселелер шешілмеген. Картоптың фитофторозы бойынша зерттеулердің тереңдеуі мен кеңеюімен паразит зерттеушілерге жаңа міндеттер қояды. Алайда, эксперименттік мүмкіндіктердің жақсаруы, гендер мен ақуыздармен айла-шарғы жасаудың жаңа әдістемелік тәсілдерінің пайда болуы қойылған сұрақтардың ойдағыдай шешілуіне үміттенуге мүмкіндік береді.
Мақала «Картопты қорғау» журналында жарияланған (No3, 2017 ж.)