S.N. Elansky, L.Yu. Kokaeva, N.V. Statsyuk, Yu.T. Dyakov
Cyflwyniad
Mae Oomycete Phytophthora infestans (Mont.) De Bary, asiant achosol malltod hwyr, y clefyd pwysicaf yn economaidd o datws a thomatos, wedi denu sylw agos ymchwilwyr o wahanol wledydd am fwy na chanrif a hanner. Yn ymddangos yn sydyn yn Ewrop yng nghanol y XNUMXeg ganrif, fe achosodd epidemig tatws sydd wedi aros yng nghof sawl cenhedlaeth.
Hyd yn hyn, fe'i gelwir yn aml yn "fadarch newyn Iwerddon". Bron i gan mlynedd ar ôl yr epidemigau cyntaf, darganfuwyd rhywogaethau tatws Mecsicanaidd gwyllt sy'n gallu gwrthsefyll malltod hwyr, datblygwyd dulliau o'u croesi â thatws wedi'u trin (Muller, 1935), a chafwyd y mathau hwyr cyntaf sy'n gwrthsefyll malltod (Pushkarev, 1937). Fodd bynnag, yn fuan ar ôl dechrau eu tyfu yn fasnachol, cronnodd rasys y pathogen malltod hwyr a oedd yn ffyrnig i fathau gwrthsefyll. a dechreuodd cyflwyno genynnau gwrthiant newydd o datws Mecsicanaidd gwyllt i amrywiaethau golli effeithiolrwydd yn gyflym.
Gorfododd methiannau gyda defnyddio gwrthiant monogenig (fertigol) fridwyr i chwilio am ffyrdd mwy cymhleth o ecsbloetio gwrthiant polygenig (llorweddol) nonspecific. Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae rasys ymosodol iawn wedi dechrau cronni ym mhoblogaethau unigol y paraseit, gan achosi erydiad o wrthwynebiad di-nod hyd yn oed. Mae dyfodiad straen sy'n gwrthsefyll ffwngladdiad wedi achosi problemau wrth ddefnyddio cemegolion amddiffyn tatws.
Oherwydd y gwahaniaethau sylweddol rhwng oomycetes a ffyngau mewn cyfansoddiad cemegol, isadeiledd a metaboledd, mae ffwngladdiadau, yn enwedig rhai systemig, a ddefnyddir i amddiffyn planhigion rhag llawer o afiechydon ffwngaidd, yn aneffeithiol yn erbyn oomycetes.
Felly, yn yr amddiffyniad cemegol rhag malltod hwyr, defnyddiwyd chwistrellu lluosog (hyd at 12 gwaith y tymor neu fwy) gyda pharatoadau cyswllt sbectrwm eang o weithredu. Cam chwyldroadol oedd defnyddio ffenylamidau, sy'n wenwynig i oomycetes ac wedi'u lledaenu'n systematig mewn planhigion. Fodd bynnag, arweiniodd eu defnydd eang yn gyflym at grynhoad straen gwrthsefyll mewn poblogaethau ffwngaidd (Davidse et al., 1981), a gymhlethodd amddiffyniad planhigion yn sylweddol. Yn ymarferol, P. infestans yw unig barasit y parth tymherus, na ellir niwtraleiddio'r niwed mewn ffermio organig heb ddefnyddio dulliau amddiffyn cemegol (Van Bruggen, 1995).
Mae'r uchod yn esbonio'r sylw enfawr a roddir gan ymchwilwyr o wahanol wledydd i astudio poblogaethau P. infestans, dynameg eu digonedd a'u cyfansoddiad genetig, yn ogystal â mecanweithiau genetig amrywioldeb.
Cylch bywyd R. INFESTANS
Mae Oomycete Phytophthora infestans yn datblygu myceliwm rhynggellog gyda haustoria y tu mewn i ddail tatws. Gan fwydo ar feinweoedd y ddeilen, mae'n achosi ffurfio smotiau tywyll, sy'n troi'n ddu ac yn pydru mewn tywydd gwlyb. Gyda threchu cryf, mae'r ddeilen gyfan yn marw. Ar ôl cyfnod o fwydo, mae tyfiant yn cael ei ffurfio ar y myceliwm - sporangiophores - sy'n tyfu tuag allan trwy'r stomata. Mewn tywydd gwlyb, maent yn ffurfio blodeuo gwyn o amgylch y smotiau ar ochr isaf y dail. Ar bennau'r sporangiophores, mae sŵosorangia siâp lemwn yn cael eu ffurfio, sy'n torri i ffwrdd ac yn cael eu cario gan chwistrell o law (Ffig. 1). Wrth fynd i mewn i ddiferion o ddŵr ar wyneb deilen tatws, mae sporangia yn egino gyda sŵosores 6-8, sydd, ar ôl cyfnod o symud, yn cael eu talgrynnu, eu gorchuddio â chragen ac yn egino gyda thiwb egino. Mae'r eginyn yn treiddio trwy'r stomata i feinwe'r dail. O dan rai amodau, gall sporangia dyfu mewn tiwb twf yn uniongyrchol i feinwe dail. O dan amodau ffafriol, dim ond 3-4 diwrnod yw'r amser o haint i ffurfio sbwriad newydd.
Unwaith y byddant ar y ddaear a'u hidlo trwy'r pridd, mae sporangia yn gallu heintio cloron. Mae cloron sydd wedi'u heffeithio'n ddifrifol yn pydru wrth eu storio; yn y rhai yr effeithir arnynt yn wan, gall yr haint barhau tan y tymor nesaf. Yn ogystal, gall asiant achosol malltod hwyr barhau yn y gaeaf ar ffurf hosborau (sborau rhywiol gorffwys â waliau trwchus) yn y pridd ar falurion planhigion ac ar hadau tomato. Mae hosborau yn cael eu ffurfio ar organau planhigion byw pan fydd straen o wahanol fathau paru yn cwrdd â lleithder gormodol. Yn y gwanwyn, mae sborio anrhywiol yn cael ei ffurfio ar gloron wedi'u heintio wedi'u plannu ac ar weddillion planhigion ag hosborau; mae sŵosores yn mynd i mewn i'r pridd ac yn achosi heintiad dail isaf planhigion. Mewn rhai achosion, gall myceliwm dyfu o'r cloron heintiedig ar hyd rhan werdd y planhigyn ac fel rheol ymddangos yn rhan uchaf y coesyn.
Mae gwahaniaeth sylweddol rhwng oomycetes a'r rhan fwyaf o ffyngau yn gorwedd yn amlycaf diplophase yn eu cylch bywyd gyda meiosis gametig ac egino zygotau (hosborau) heb ymholltiad niwclear gostyngol. Mae'n ymddangos bod y nodwedd hon, ynghyd â heterotalliaeth dipolar, gan ddisodli deurywioldeb, yn ei gwneud hi'n bosibl cymhwyso'r dulliau a ddatblygwyd ar gyfer astudio poblogaethau ewcaryotau uwch (dadansoddiad o panmixia ac isrannu poblogaethau, llif genynnau rhyng-boblogi, ac ati) i oomycetes. Fodd bynnag, nid yw tri ffactor yn caniatáu trosglwyddo'r dulliau hyn yn llwyr wrth astudio poblogaethau P. infestans.
1. Ynghyd ag hosborau hybrid, mae hosborau hunan-ffrwythlon a rhanhenogenetig yn cael eu ffurfio mewn poblogaethau (Fife a Shaw, 1992; Anikina et al., 1997a; Savenkova, Cherepnikoba-Anirina, 2002; Smirnov, 2003), ac efallai y bydd amlder eu ffurfiant yn ddigonol i ddylanwadu ar ganlyniadau'r profion.
2. Mae'r broses rywiol yn P. infestans yn gwneud cyfraniad di-nod i ddeinameg maint y boblogaeth, oherwydd mae'r ffwng yn atgenhedlu'n bennaf gan sborau llystyfol, gan ffurfio am fwy na 90% o ganlyniadau'r dadansoddiad o'r math paru yn ôl y dull traddodiadol ar gyfrwng maethol. ... y tymor tyfu yw sawl cenhedlaeth o sbwrio anrhywiol (datblygu clefyd polycyclic). Mae hosborau yn chwarae rhan bwysig wrth warchod yr organeb yn ystod y cyfnod pan nad oes planhigion gwyrdd (yn y gaeaf) ac ym mhrif haint eginblanhigion. Yna, yn ystod yr haf, mae atgenhedlu clonal yn digwydd a chynnydd neu, i'r gwrthwyneb, gostyngiad yn nifer y clonau unigol sy'n codi o ganlyniad i ailgyfuno rhywiol, a bennir yn bennaf gan ddethol y rhai sydd wedi'u haddasu yn fwy. Felly, gall cymhareb clonau unigol mewn poblogaeth ar ddechrau a diwedd epiffytig fod yn hollol wahanol.
3. Mae'r cylch a ddisgrifir yn nodweddiadol o boblogaethau brodorol P. infestans yn eu mamwlad, Canolbarth America. Mewn rhannau eraill o'r byd, nid oedd y broses rywiol yn hysbys am fwy na 100 mlynedd; y myceliwm llystyfol mewn cloron tatws heintiedig oedd y cam gaeafu. Roedd y cylch bywyd yn hollol fygig, ac roedd y lledaeniad yn ganolbwynt ei natur: pasiodd yr haint o gloron wedi'u plannu â heintiad sengl i'r dail, gan ffurfio prif ffocysau'r afiechyd, a allai uno yn ystod datblygiad enfawr y clefyd.
Felly, mewn rhai rhanbarthau gall fod cylchoedd rhywiol ac anrhywiol yn ail, tra mewn eraill - dim ond cylch anrhywiol.
Tarddiad P. INFESTANS
Ymddangosodd P. infestans yn Ewrop ar ddiwedd hanner cyntaf y 1991eg ganrif. Gan fod y tatws yn frodorol i ran ogledd-ddwyreiniol De America, tybiwyd bod y paraseit wedi ei ddwyn oddi yno i Ewrop yn ystod ffyniant saltpeter Chile. Fodd bynnag, gorfododd astudiaethau a gynhaliwyd yng ngorsaf datws Canolfan Rockefeller yng Nghwm Toluca, Mecsico, ailystyried y safbwynt hwn (Niederhauser, 1993, XNUMX).
1. Yn Nyffryn Toluca, mae gan rywogaethau tatws tiwbaidd lleol (Solanum demissum, S. bulbocastanum, ac ati) setiau gwahanol o enynnau ar gyfer gwrthiant fertigol ynghyd â lefel uchel o wrthwynebiad di-nod, sy'n dynodi cyd-esblygiad hir gyda'r paraseit. Mae rhywogaethau De America, gan gynnwys tatws cnwd, yn brin o enynnau gwrthsefyll.
2. Yn Nyffryn Toluca, mae ynysoedd â mathau paru A1 ac A2, ac o ganlyniad mae poblogaeth rhyngfridio P. infestans yn eang; tra yng ngwlad enedigol y datws wedi'i drin, De America, mae'r paraseit yn lledaenu'n glonally.
3. Yn Nyffryn Toluca, mae epidemigau difrifol blynyddol o falltod hwyr. Felly, ymhlith ymchwilwyr Gogledd America (Prifysgol Cornell), sefydlir y farn am Mesoamerica (Canolbarth America) fel man geni ffytophthora tatws (Goodwin et al., 1994).
Nid yw ymchwilwyr De America yn rhannu'r farn hon. Maen nhw'n credu bod gan y tatws wedi'i drin a'i barasit P. infestans famwlad gyffredin - Andes De America. Fe wnaethant gefnogi eu safbwynt gan astudiaethau moleciwlaidd ar ddadansoddi polymorffisms DNA y genom mitochondrial (mtDNA) a genynnau niwclear RAS a β-tubulin (Gomez-Alpizar et al., 2007). Fe wnaethant ddangos bod y straen a gasglwyd o wahanol rannau o'r byd yn disgyn o dair llinell hynafol dargyfeiriol, sydd (y tair) i'w cael yn Andes De America. Mae haploteipiau Andean yn ddisgynyddion dwy linell: mae ynysoedd y llinach mtDNA hynaf i'w cael ar Solanaceae gwyllt o'r adran Anarrhicomenum yn Ecwador, tra bod ynysoedd yr ail linell yn gyffredin ar datws, tomatos a nosweithiau gwyllt. Yn Toluca, mae hyd yn oed haploteipiau prin yn disgyn o un llinach yn unig, gydag amrywioldeb genetig y straenau Toluca (amledd alel isel rhai safleoedd amrywiol) yn awgrymu effaith sefydlu gref oherwydd drifft diweddar.
Yn ogystal, darganfuwyd rhywogaeth newydd P. andina yn yr Andes, yn debyg yn forffolegol ac yn enetig i P. infestans, sydd, yn ôl yr awduron, yn tynnu sylw at yr Andes fel man poeth o ddyfalu yn y genws Phytophthora. Yn olaf, yn Ewrop a'r Unol Daleithiau, mae poblogaethau P. infestans yn cynnwys y ddwy linell Andean, tra yn Toluca dim ond un.
Ysgogodd y cyhoeddiad hwn ymateb gan grŵp o ymchwilwyr o wahanol wledydd a wnaeth lawer o waith arbrofol i adolygu'r astudiaeth flaenorol (Goss et al., 2014). Yn y gwaith hwn, yn gyntaf, defnyddiwyd dilyniannau DNA microsatellite mwy addysgiadol i astudio polymorffisms DNA; yn ail, ar gyfer dadansoddi clystyru, llwybrau mudo, dargyfeirio amser poblogaethau, ac ati. defnyddiwyd modelau mwy datblygedig (F-ystadegau, brasamcanion Bayesaidd, ac ati) ac, yn drydydd, defnyddiwyd cymhariaeth nid yn unig â'r rhywogaeth Andean P. andina, lle sefydlwyd natur hybrid (P. infestans x Phytophthora sp.) ond hefyd gyda'r rhywogaeth endemig Mecsicanaidd P. mirabilis, P. Ipomoeae, a Phytophthora phasoli, sy'n enestans P. agos yn enetig agos sydd wedi'u cynnwys yn yr un clade (Kroon et al., 2012). O ganlyniad i'r dadansoddiadau hyn, dangoswyd yn ddiamwys bod rhan wraidd coeden ffylogenetig pob rhywogaeth o'r genws Phytophthora a gymerwyd i'r astudiaeth, ac eithrio'r hybrid P. andina, yn perthyn i straenau Mecsicanaidd, ac mae gan y llif ymfudo gyfeiriad Mecsico - Andes, ac nid i'r gwrthwyneb, ac mae ei ddechrau yn cyd-fynd â'r Ewropeaidd. gwladychiad y Byd Newydd (300-600 o flynyddoedd yn ôl). Felly, digwyddodd ymddangosiad y rhywogaeth P. infestans a oedd yn arbenigo ar gyfer trechu tatws yng nghanol genetig eilaidd ffurfio planhigion solanaceous tiwbaidd, h.y. yng Nghanol America.
Genom P. INFESTANS
Yn 2009, trefnodd tîm rhyngwladol o wyddonwyr y genom P infestans cyflawn (Haas et al, 2009), a'i faint oedd 240 MB. Mae hyn sawl gwaith yn fwy nag mewn rhywogaethau P. sojae (95 Mb) sydd â chysylltiad agos, sy'n achosi pydredd gwreiddiau ffa soia, a P. Ramorum (65 Mb), gan effeithio ar rywogaethau coed gwerthfawr fel derw, ffawydd a rhai eraill. Dangosodd y data a gafwyd fod y genom yn cynnwys nifer fawr o gopïau o ddilyniannau ailadroddus - 74%. Mae'r genom yn cynnwys genynnau codio protein 17797, y mwyafrif ohonynt yn enynnau sy'n ymwneud â phrosesau cellog, gan gynnwys dyblygu DNA, trawsgrifio a chyfieithu proteinau.
Datgelodd cymhariaeth o genomau'r genws Phytophthora drefniant anghyffredin o'r genom, sy'n cynnwys blociau o ddilyniannau o enynnau gwarchodedig, lle mae dwysedd y genynnau yn gymharol uchel a chynnwys dilyniannau ailadroddus yn gymharol isel, a rhanbarthau unigol â dilyniannau genynnau heb eu cadw, gyda dwysedd genynnau isel a chynnwys uchel mewn rhanbarthau sy'n ailadrodd. Mae blociau Ceidwadol yn cyfrif am 70% (12440) o'r holl enynnau codio protein P. infestans. O fewn blociau ceidwadol, mae genynnau fel arfer wedi'u gosod yn agos gyda phellter rhynggenig ar gyfartaledd o 604 bp. Mewn ardaloedd rhwng blociau ceidwadol, mae'r pellter rhynggenig yn fwy (3700 bp) oherwydd cynnydd yn nwysedd yr elfennau sy'n ailadrodd. Mae genynnau cyfrinachol sy'n esblygu'n gyflym wedi'u lleoli mewn rhanbarthau lle nad oes genynnau.
Dangosodd dadansoddiad dilyniant o genom P. Infestans fod tua thraean o'r genom yn perthyn i elfennau trosglwyddadwy. Mae genom P. infestans yn cynnwys llawer mwy o wahanol deuluoedd trawsffoson na genomau hysbys eraill. Mae'r mwyafrif o drawsosodiadau P. infestans yn perthyn i deulu'r Sipsiwn.
Yn genom P. infestans, mae nifer fawr o deuluoedd genynnau penodol sy'n ymwneud â pathogenesis wedi'u nodi. Mae rhan sylweddol ohonynt yn amgodio proteinau effeithydd sy'n newid ffisioleg y planhigyn cynnal ac yn cyfrannu at ei haint. Maent yn perthyn i ddau gategori eang: effeithyddion apoplastig, sy'n gweithredu yn y gofodau rhynggellog (apoplastau), ac effaithyddion cytoplasmig, sy'n mynd i mewn i gelloedd trwy haustoria. Mae effeithyddion apoplastig yn cynnwys ensymau hydrolytig cyfrinachol fel proteasau, lipasau a glycosylasau sy'n dinistrio celloedd planhigion; atalyddion ensymau amddiffyn planhigion cynnal, a thocsinau necrotizing fel proteinau tebyg i Nep1 (NPLs) a phroteinau bach tebyg i gystein (SCRs) tebyg i Pcf.
Mae genynnau effaithydd P. infestans yn niferus ac fel arfer yn fwy na genynnau nonpathogenig. Y rhai mwyaf adnabyddus yw'r effeithyddion cytoplasmig RXLR a Crinkler (CNR). Effeithwyr cytoplasmig nodweddiadol oomycetes yw proteinau RXLR. Mae pob genyn effeithydd RXLR a ddarganfuwyd hyd yma yn cynnwys y grŵp amino-derfynell Arg-XLeu-Arg, lle mae X yn asid amino. O ganlyniad i'r astudiaeth, awgrymwyd bod 563 o enynnau RXLR yn y genom P. infestans, sydd 60% yn fwy nag yn P. sojae a P. ramorum. Mae tua hanner y genynnau RXLR yn y genom P. infestans yn benodol i rywogaethau. Mae gan effaithyddion RXLR amrywiaeth eang o ddilyniannau. Yn eu plith, nodwyd un teulu mawr a 150 bach. Yn wahanol i'r prif brotein, mae'r genynnau effeithydd RXLR fel arfer wedi'u lleoli mewn rhanbarthau o'r genom sy'n dlawd ac yn aml yn gyfoethog. Mae'r elfennau symudol sy'n pennu deinameg y rhanbarthau hyn yn hyrwyddo ailgyfuno yn y genynnau hyn.
Yn wreiddiol, nodwyd effaithyddion CRN cytoplasmig mewn trawsgrifiadau P. infestans sy'n amgodio peptidau necrosis meinwe planhigion. Ers eu darganfod, ychydig a wyddys am deulu’r effeithyddion hyn. Datgelodd dadansoddiad o genom P. Infestans deulu enfawr o 196 o enynnau CRN, sy'n sylweddol fwy nag yn P. sojae (100 CRN) a P. ramorum (19 CRN). Fel RXLRs, mae CRNs yn broteinau modiwlaidd ac maent yn cynnwys parth LFLAK N-derfynell sydd wedi'i warchod yn fawr (50 asid amino) a pharth DWL cyfagos sy'n cynnwys gwahanol enynnau. Mae gan y mwyafrif o CRNs (60%) peptid signal.
Astudiwyd y posibilrwydd y gallai gwahanol CRNs amharu ar brosesau cellog y planhigyn cynnal. Wrth ddadansoddi necrosis planhigion, roedd cael gwared ar broteinau CRN2 yn ei gwneud hi'n bosibl nodi'r rhanbarth C-terminal sy'n cynnwys 234 o asidau amino (swyddi 173-407, parth DXG) ac achosi marwolaeth celloedd. Datgelodd dadansoddiad o enynnau CRN P. infestans bedwar rhanbarth C-derfynell gwahanol, sydd hefyd yn achosi marwolaeth celloedd yn y planhigyn. Mae'r rhain yn cynnwys y parthau DC sydd newydd eu nodi (mae gan P. Infestans 18 genyn a 49 ffug-ffug), yn ogystal â pharthau D2 (14 a 43) a DBF (2 ac 1) sy'n debyg i garennau protein. Mae proteinau parthau CRN a fynegir mewn planhigyn yn cael eu cadw (yn absenoldeb peptidau signal) mewn cell planhigyn ac yn ysgogi marwolaeth celloedd trwy fecanwaith mewngellol. Nid yw 255 o ddilyniannau eraill sy'n cynnwys parthau CRN yn fwyaf tebygol yn gweithredu fel genynnau.
Yn ôl pob tebyg, roedd y cynnydd yn nifer a maint teuluoedd genynnau RXLR a CRN effector oherwydd ailgyfuno homologaidd nonallelic a dyblygu genynnau. Er gwaethaf y ffaith bod y genom yn cynnwys nifer fawr o elfennau symudol gweithredol, nid oes tystiolaeth uniongyrchol o hyd o drosglwyddo genynnau effeithydd.
Dulliau a ddefnyddir wrth astudio strwythur y boblogaeth
Ar hyn o bryd mae'r astudiaeth o strwythur genetig poblogaethau yn seiliedig ar ddadansoddiad o ddiwylliannau pur o'i straen cyfansoddol. Gwneir dadansoddiad o boblogaethau heb ynysu cnydau pur hefyd at ddibenion penodol, megis, er enghraifft, astudio ymddygiad ymosodol poblogaeth neu bresenoldeb straenau sy'n gallu gwrthsefyll ffwngladdiadau ynddo (Filippov et al., 2004; Derevyagina et al., 1999). Mae'r math hwn o ymchwil yn cynnwys defnyddio dulliau arbennig, y mae'r disgrifiad ohonynt y tu hwnt i gwmpas yr adolygiad hwn. Ar gyfer dadansoddiad cymharol o straenau, defnyddir nifer o ddulliau yn seiliedig ar ddadansoddiad o'r strwythur DNA ac ar astudio amlygiadau ffenotypig. Rhaid i ddadansoddiad cymharol o boblogaethau ddelio â nifer fawr o ynysoedd, sy'n gosod rhai gofynion ar y dulliau a ddefnyddir. Yn ddelfrydol, dylent fodloni'r gofynion canlynol (Cooke, Lees, 2004, Mueller, Wolfenbarger, 1999):
- byddwch yn rhad, yn hawdd eu gweithredu, nid oes angen costau amser sylweddol arnynt, byddwch yn seiliedig ar dechnolegau sydd ar gael yn gyffredinol (er enghraifft, PCR);
- rhaid cynhyrchu nifer ddigonol o nodweddion marciwr codominant annibynnol;
- atgynyrchioldeb uchel;
- defnyddio'r lleiafswm o feinwe i'w archwilio;
- bod yn benodol i'r swbstrad (ni ddylai'r halogiad sy'n bresennol yn y diwylliant effeithio ar y canlyniadau);
- peidiwch â gofyn am ddefnyddio gweithdrefnau peryglus a chemegau gwenwynig iawn.
Yn anffodus, nid oes unrhyw ddulliau sy'n cyfateb i'r holl baramedrau uchod. Ar gyfer astudiaeth gymharol o straen yn ein hamser, defnyddir dulliau yn seiliedig ar ddadansoddi nodweddion ffenotypig: ffyrnigrwydd i amrywiaethau tatws a thomato (rasys tatws a thomato), math paru, sbectra o isoeniogau peptidase ac isomerase glwcos-6-ffosffad, ac ar ddadansoddiad o strwythur DNA: hyd polymorffiaeth darniad cyfyngiad (RFLP), sydd fel arfer yn cael ei ategu â stiliwr hybridization RG 57, dadansoddiad o ailddarllediadau microsatellite (SSR ac InterSSR), ymhelaethu â primers ar hap (RAPD), ymhelaethu ar ddarnau cyfyngiad (AFLP), ymhelaethu â phreimio homologaidd i ddilyniannau elfennau symudol (er enghraifft, Inter SINE PCR), penderfynu ar haploteipiau DNA mitochondrial.
Disgrifiadau cryno o'r dulliau ar gyfer astudiaeth gymharol o straen a ddefnyddir mewn gwaith gyda P. Infestans
Nodweddion marciwr ffenotypig
Rasys "tatws"
Mae rasys “tatws” yn arwydd a ymchwilir ac a ddefnyddir yn gyffredin. Mae gan rasys “tatws syml” un genyn ar gyfer ffyrnigrwydd tatws, rhai “cymhleth” - o leiaf dau. Canfu Black et al. (1953), gan grynhoi'r holl ddata sydd ar gael iddynt, fod y ras ffytophthora yn gallu heintio planhigion â'r genyn / genynnau gwrthiant sy'n cyfateb i genyn / genynnau ffyrnigrwydd P. infestans, a darganfu rasys 1, 2, 3 a 4 sy'n heintio planhigion. gyda genynnau R1, R2, R3 a R4, yn y drefn honno, h.y. mae'r rhyngweithio rhwng y paraseit a'r gwesteiwr yn digwydd yn ôl yr egwyddor genyn ar gyfer genyn. Ymhellach, darganfu Black, gyda chyfranogiad Gallegly a Malcolmson, y genynnau gwrthiant R5, R6, R7, R8, R9, R10 a R11, yn ogystal â'r rasys cyfatebol (Black, 1954; Black & Gallegly, 1957; Malcolmson & Black, 1966; Malcolmson, 1970).
Mae corff helaeth o ddata ar gyfansoddiad hiliol y pathogen o wahanol ranbarthau. Heb ddadansoddi'r data hyn yn fanwl, byddwn yn nodi tuedd gyffredinol yn unig: lle defnyddiwyd amrywiaethau â genynnau gwrthiant newydd neu eu cyfuniadau, ar y dechrau bu rhywfaint o wanhau malltod hwyr, ond yna ymddangosodd rasys gyda'r genynnau ffyrnigrwydd cyfatebol a chawsant eu dewis ac ailddechreuodd achosion o falltod hwyr. Anaml y gwelwyd ffyrnigrwydd penodol yn erbyn y 4 genyn gwrthiant cyntaf (R1-R4) yn y casgliadau a gasglwyd cyn cyflwyno i dyfu mathau gyda'r genynnau hyn, ond cynyddodd nifer y straen ffyrnig yn sydyn pan oedd y pathogen yn cael ei barasiwleiddio ar fathau sy'n cario'r genynnau hyn. Roedd genynnau 5-11, ar y llaw arall, yn eithaf cyffredin mewn casgliadau (Shaw, 1991).
Dangosodd astudiaeth o'r gymhareb o wahanol hiliau yn ystod y tymor tyfu, a gynhaliwyd ddiwedd yr 1980au, mai clonau ag ymddygiad ymosodol isel a 1-2 genyn ffyrnigrwydd sydd fwyaf amlwg yn y boblogaeth ar ddechrau datblygiad y clefyd.
Ymhellach, gyda datblygiad malltod hwyr, mae crynodiad y clonau gwreiddiol yn lleihau ac mae nifer y rasys "cymhleth" ag ymddygiad ymosodol uchel yn cynyddu. Mae achosion o'r olaf erbyn diwedd y tymor yn cyrraedd 100%. Wrth storio cloron, mae ymosodol a cholli genynnau ffyrnigrwydd unigol yn lleihau. Gall dynameg amnewid clôn ddigwydd mewn gwahanol fathau mewn gwahanol ffyrdd (Rybakova & Dyakov, 1990). Fodd bynnag, dangosodd ein hastudiaethau yn 2000-2010 fod rasys cymhleth i'w cael o ddechrau epiffytig ymysg straen sydd wedi'u hynysu oddi wrth datws a thomatos. Mae'n debyg bod hyn oherwydd newidiadau ym mhoblogaethau P. Infestans yn Rwsia.
Erbyn 1988-1995, roedd “superraces” gyda phob genyn ffyrnigrwydd neu bron pob un mewn gwahanol ranbarthau yn cyrraedd 70-100%. Nodwyd y sefyllfa hon, er enghraifft, ym Melarus, yn rhanbarthau Leningrad a Moscow, yng Ngogledd Ossetia ac yn yr Almaen (Ivanyuk et al., 2002a, 2002b; Polityko, 1994; Schober-Butin et al., 1995).
Rasys "tomato"
Mewn cyltifarau tomato, dim ond 2 genyn o wrthwynebiad i falltod hwyr a ddarganfuwyd - Ph1 (Gallegly & Marvell, 1955) a Ph2 (Al-Kherb, 1988). Fel yn achos y rasys tatws, mae'r rhyngweithio rhwng tomatos a P. infestans yn digwydd fesul genyn. Mae'r ras T0 yn heintio mathau nad oes ganddynt genynnau gwrthiant (y rhan fwyaf o'r amrywiaethau a ddefnyddir yn ddiwydiannol), mae'r ras T1 yn heintio amrywiaethau â'r genyn Ph1 (Ottawa), ac mae'r ras T2 yn heintio mathau â'r genyn Ph2.
Yn Rwsia, darganfuwyd T0 bron yn gyfan gwbl ar datws; Roedd T0 yn dominyddu ar domatos ar ddechrau'r tymor, ond yn ddiweddarach fe'i disodlwyd gan y ras T1 (Dyakov et al., 1975, 1994). Ar ôl 2000, dechreuwyd dod o hyd i T1 ar datws mewn llawer o boblogaethau ar ddechrau epiffytig. Yn yr Unol Daleithiau, nid oedd straen tatws yn bathogenig i domatos, yn ogystal â rasys T0, T1, a T2, tra bod T1 a T2 yn drech na thomatos (Vartanian & Endo, 1985; Goodwin et al., 1995).
Math paru
Ar gyfer yr astudiaeth, mae angen straen profwr (cyfeirio) gyda mathau paru hysbys - A1 ac A2. Mae'r prawf ynysig wedi'i brechu gyda nhw mewn parau mewn seigiau Petri gyda chyfrwng agar ceirch. Ar ôl deori am 10 diwrnod, mae'r platiau'n cael eu harchwilio am bresenoldeb neu absenoldeb hosborau yn y cyfrwng ym mharth cyswllt y straen. Mae yna 4 opsiwn: mae'r straen yn perthyn i'r math paru A1, os yw'n ffurfio hosbores gyda'r profwr A2, i A2, os yw'n ffurfio hosborau gyda'r profwr A1, i A1A2, os yw'n ffurfio hosbores gyda'r ddau brofwr, neu'n ddi-haint (00), os nad yw'n ffurfio hosbis. heb unrhyw brofwr (mae'r ddau grŵp olaf yn brin).
Er mwyn pennu'r mathau o baru yn gyflymach, gwnaed ymdrechion i nodi rhanbarthau o'r genom sy'n gysylltiedig â'r math o baru, gyda'r nod o'u defnyddio ymhellach ar gyfer pennu'r math o baru gan PCR. Cynhaliwyd un o'r arbrofion llwyddiannus cyntaf i nodi safle o'r fath gan ymchwilwyr Americanaidd (Judelson et al., 1995). Gan ddefnyddio'r dull RAPD, roeddent yn gallu adnabod rhanbarth W16 sy'n gysylltiedig â math paru yn epil y ddau ynysig wedi'u croesi, a dylunio pâr o brimynnau 24-bp i'w ymhelaethu (W16-1 (5'-AACACGCACAAGGCATATAAATGTA-3 ') a W16-2 (5' -GCGTAATGTAGCGTAACAGCTCTC-3 ') Ar ôl cyfyngu'r cynnyrch PCR ag ensym cyfyngu HaeIII, roedd yn bosibl gwahanu ynysoedd â mathau paru A1 ac A2.
Gwnaethpwyd ymdrech arall i gael marcwyr PCR i benderfynu ar y mathau o baru gan ymchwilwyr Corea (Kim, Lee, 2002). Fe wnaethant nodi cynhyrchion penodol gan ddefnyddio'r dull AFLP. O ganlyniad, datblygwyd pâr o primers PHYB-1 (ymlaen) (5'-GATCGGATTAGTCAGACGAG-3 ') a PHYB-2 (5'-GCGTCTGCAAGGCGCATTTT-3'), gan ganiatáu ymhelaethu detholus ar y rhanbarth genom sy'n gysylltiedig â paru A2. Yn dilyn hynny, fe wnaethant barhau â'r gwaith hwn a dylunio primers 5 'AAGCTATACTGGGACAGGGT-3' (INF-1, ymlaen) a 5'-GCGTTCTTTCGTATTACCAC-3 '(INF-2), gan ganiatáu ymhelaethu detholus ar y rhanbarth Mat-A1 sy'n nodweddiadol o straen gyda'r math paru A1. Dangosodd y defnydd o ddiagnosteg PCR o fathau paru ganlyniadau da wrth astudio poblogaethau P. infestans yn y Weriniaeth Tsiec (Mazakova et al., 2006), Tiwnisia (Jmour, Hamada, 2006), a rhanbarthau eraill. Yn ein labordy (Mytsa, Elansky, heb ei gyhoeddi), dadansoddwyd 34 o straenau infestans wedi'u hynysu oddi wrth organau tatws a thomato heintiedig mewn gwahanol ranbarthau yn Rwsia (oblastau Kostroma, Ryazan, Astrakhan, Moscow). Roedd canlyniadau dadansoddiad PCR gan ddefnyddio paent preimio penodol mwy na 90% yn cyd-daro â chanlyniadau'r dadansoddiad o'r math paru yn ôl y dull traddodiadol ar gyfrwng maethol.
Tabl 1. Amrywioldeb gwrthiant o fewn clôn Sib 1 (Elansky et al., 2001)
Lleoliad casglu sampl | Nifer yr ynysoedd a ddadansoddwyd | Nifer y straenau sensitif (S), gwrthsefyll gwan (SR) a gwrthsefyll (R), pcs (%) | ||
S | SR | R | ||
G. Vladivostok | 10 | 1 (10) | 4 (40) | 5 (50) |
G. Chita | 5 | 0 | 0 | 5 (100) |
Irkutsk | 9 | 9 (100) | 0 | 0 |
G. Krasnoyarsk | 13 | 12 (92) | 1 (8) | 0 |
Dinas Yekaterinburg | 15 | 8 (53) | 1 (7) | 6 (40) |
O. Sakhalin | 66 | 0 | 0 | 66 (100) |
Rhanbarth Omsk | 18 | 0 | 0 | 18 (100) |
Gwrthiant metalaxyl fel marciwr poblogaeth
Yn gynnar yn yr 1980au, nodwyd brigiadau pwerus o falltod hwyr a achoswyd gan straenau P. infestans sy'n gwrthsefyll metalaxyl mewn gwahanol ranbarthau. Mae ffermydd tatws mewn sawl gwlad wedi dioddef colledion sylweddol (Dowley & O'Sullivan, 1981; Davidse et al., 1983; Derevyagina, 1991). Ers hynny, mewn llawer o wledydd y byd, mae monitro cyson o achosion o straen sy'n gwrthsefyll ffenylamid ym mhoblogaethau P. infestans. Yn ogystal ag asesiad ymarferol o'r rhagolygon ar gyfer defnyddio cyffuriau sy'n cynnwys ffenylamid, adeiladu system o fesurau amddiffynnol a rhagfynegi epiffytotïau, mae ymwrthedd i'r cyffuriau hyn wedi dod yn un o'r nodweddion marcio a ddefnyddir yn helaeth ar gyfer dadansoddiad cymharol o boblogaethau'r pathogen hwn. Fodd bynnag, dylid cynnal y defnydd o wrthwynebiad i metalaxyl mewn astudiaethau poblogaeth gymharol gan ystyried y ffaith: 1 - nid yw sail enetig gwrthiant wedi'i bennu'n fanwl eto, 2 - mae ymwrthedd i metalaxyl yn nodwedd ddibynnol ddetholus a all newid yn dibynnu ar y defnydd o ffenylamidau, 3 - gwahanol graddau'r sensitifrwydd i straen metalaxyl o fewn un llinell clonal (Tabl 1).
Spectra o isozymes
Mae marcwyr isozyme fel arfer yn annibynnol ar amodau allanol, yn dangos etifeddiaeth Mendelian ac yn gydraddol, gan ganiatáu gwahaniaethu rhwng homo- a heterozygotau. Mae defnyddio proteinau fel marcwyr genynnau yn ei gwneud hi'n bosibl nodi ad-drefnu mawr o'r deunydd genetig, gan gynnwys treigladau cromosomaidd a genomig, ac amnewidiadau asid amino sengl.
Mae astudiaethau electrofforetig o broteinau wedi dangos bod y mwyafrif o ensymau yn bodoli mewn organebau ar ffurf sawl ffracsiynau sy'n wahanol o ran symudedd electrofforetig. Mae'r ffracsiynau hyn yn ganlyniad amgodio ffurfiau lluosog o ensymau gan wahanol loci (isozymes neu isozymes) neu gan wahanol alelau o'r un locws (alozymes neu alloenzymes). Hynny yw, mae isozymes yn wahanol ffurfiau ar un ensym. Mae gan wahanol ffurfiau yr un gweithgaredd catalytig, ond maent ychydig yn wahanol mewn amnewidiadau asid amino sengl yn y peptid ac wrth y llyw. Datgelir gwahaniaethau o'r fath yn ystod electrofforesis.
Wrth astudio straenau P. infestans, defnyddir sbectra isoenzymes dau brotein, peptidase ac isomerase glwcos-6-ffosffad (mae'r ensym hwn yn fonomorffig ym mhoblogaethau Rwsia, felly, ni chyflwynir dulliau o'i astudio yn y gwaith hwn). Er mwyn eu gwahanu yn isozymes mewn maes trydan, rhoddir paratoadau protein sydd wedi'u hynysu o'r organebau a astudiwyd ar blât gel a roddir mewn maes trydan. Mae cyfradd trylediad proteinau unigol yn y gel yn dibynnu ar y gwefr a'r pwysau moleciwlaidd; felly, mewn maes trydan, mae'r gymysgedd o broteinau wedi'u gwahanu yn ffracsiynau ar wahân, y gellir eu delweddu gan ddefnyddio llifynnau arbennig.
Gwneir yr astudiaeth o isoeniogau peptidase ar geliau seliwlos-asetad, startsh neu polyacrylamid. Y mwyaf cyfleus yw'r dull sy'n seiliedig ar ddefnyddio geliau asetad seliwlos a weithgynhyrchir gan Helena Laboratories Inc. Nid oes angen llawer iawn o ddeunyddiau prawf arno, mae'n caniatáu i un gael bandiau cyferbyniol ar y gel ar ôl electrofforesis ar gyfer y ddau loci ensym, nid oes angen costau amser a deunydd mawr ar gyfer ei weithredu (Ffig. 2).
Trosglwyddir darn bach o fyceliwm i mewn i ficrotube 1,5 ml, ychwanegir 1-2 ddiferyn o ddŵr distyll ato. Ar ôl hynny, mae'r sampl wedi'i homogeneiddio (er enghraifft, gyda dril trydan gydag atodiad plastig sy'n addas ar gyfer microtube) a'i waddodi am 25 eiliad ar centrifuge ar 13000 rpm. 8 μl o bob microtube. trosglwyddir yr uwchnatur i'r plât cymhwysydd.
Mae'r gel asetad seliwlos yn cael ei dynnu o'r cynhwysydd byffer, ei blotio rhwng dwy ddalen o bapur hidlo a'i osod gyda'r haen weithio ar ben sylfaen blastig y cymhwysydd. Mae'r toddydd o'r plât yn cael ei drosglwyddo gan y cymhwysydd i'r gel 2-4 gwaith. Mae'r gel yn cael ei drosglwyddo i siambr electrofforesis,
Tabl 2. Mae cyfansoddiad yr hydoddiant a ddefnyddir i staenio gel asetad seliwlos wrth ddadansoddi isoeniogau peptidase, rhoddir diferyn o baent (glas bromophenol) ar ymyl y gel.
TRIS HCl, 0,05M, Ph 8,0 2 ml
Peroxidase, 1000 U / ml 5 diferyn
o-dianisidine, 4 mg / ml 8 diferyn
MgCl2, 20 mg / ml 2 diferyn
Gly-Leu, 15 mg / ml 10 diferyn
L-amino-asid oxidase, 20 u / ml 2 diferyn
Gwneir electrofforesis am 20 munud. yn 200 V. Ar ôl electrofforesis, trosglwyddir y gel i fwrdd paentio a'i beintio â datrysiad paentio arbennig (Tabl 2). Mae 10 ml o agar DIFCO 1,6% yn cael ei doddi ymlaen llaw mewn popty microdon, wedi'i oeri i 60 ° C, ac ar ôl hynny mae 2 ml o agar yn cael ei gymysgu â chymysgedd paent a'i dywallt ar y gel. Mae streipiau'n ymddangos o fewn 15-20 munud. Ychwanegir yr adweithydd L-amino-asid oxidase ychydig cyn cymysgu'r toddiant ag agar tawdd.
Ym mhoblogaethau Rwsia, mae locws Pep 1 yn cael ei gynrychioli gan genoteipiau 100/100 a 92/100. Mae homozygote 92/92 yn anghyffredin iawn (tua 0,1%). Cynrychiolir Locus Rehr 2 gan dri genoteip 100/100, 100/112, a 112/112, ac mae'r 3 amrywiad yn eithaf cyffredin (Elanky a Smirnov, 2003, Ffig. 2).
Ymchwil genom
Polymorphism hyd darn darn â hybridization dilynol (RFLP-RG 57)
Mae cyfanswm y DNA yn cael ei drin ag ensym cyfyngiad Eco R1, mae darnau DNA yn cael eu gwahanu gan electrofforesis mewn gel agarose. Mae DNA niwclear yn fawr iawn ac mae ganddo lawer o ddilyniannau ailadroddus, sy'n ei gwneud hi'n anodd dadansoddi'r darnau niferus a geir trwy weithred ensymau cyfyngu yn uniongyrchol. Felly, mae'r darnau DNA sydd wedi'u gwahanu yn y gel yn cael eu trosglwyddo i bilen arbennig a'u defnyddio ar gyfer hybridization gyda'r stiliwr RG 57, sy'n cynnwys niwcleotidau wedi'u labelu â labeli ymbelydrol neu fflwroleuol. Mae'r stiliwr hwn yn croesleoli â dilyniannau genomig ailadroddus (Goodwin et al., 1992, Forbes et al., 1998). Ar ôl delweddu canlyniadau hybridization ar ddeunydd ysgafn neu ymbelydrol, ceir proffil hybridization aml-locws (olion bysedd), wedi'i gynrychioli gan ddarnau 25-29 (Forbes et al., 1998). Bydd gan blant deurywiol (clonal) yr un proffiliau. Defnyddir lleoliad y bandiau ar yr electrofforetogram i farnu tebygrwydd a gwahaniaethau'r organebau o'u cymharu.
Haploteipiau DNA mitochondrial
Yn y mwyafrif o gelloedd ewcaryotig, cyflwynir mtDNA ar ffurf moleciwl DNA crwn â haen ddwbl, sydd, yn wahanol i gromosomau niwclear celloedd ewcaryotig, yn dyblygu'n lled-geidwadol ac nad yw'n gysylltiedig â moleciwlau protein.
Dilynwyd genom mitochondrial P. infestans, a neilltuwyd nifer o weithiau i ddadansoddi hyd darnau darn cyfyngiad (Carter et al, 1990, Goodwin, 1991, Gavino, Fry, 2002). Ar ôl i Griffith a Shaw (1998) ddatblygu dull syml a chyflym ar gyfer pennu haploteipiau mtDNA, daeth y marciwr hwn yn un o'r rhai mwyaf poblogaidd yn astudiaethau P. Infestans. Mae hanfod y dull yn cynnwys ymhelaethu dilyniannol ar ddau ddarn DNA mitochondrial (o'r genom cyffredin) gydag primers F2-R2 a F4-R4 (Tabl 3) a'u cyfyngiad dilynol gydag ensymau cyfyngu MspI (darn 1af) ac EcoR1 (2il ddarn). Mae'r dull yn caniatáu ichi nodi 4 haploteip: Ia, IIa, Ib, IIb. Mae Math II yn wahanol i fath I yn ôl presenoldeb mewnosodiad 1881 bp a lleoliad gwahanol o safleoedd cyfyngu yn rhanbarthau P2 a P4 (Ffig. 3).
Er 1996, ymhlith y straen a gasglwyd ar diriogaeth Rwsia, dim ond haploteipiau Ia a IIa a nodwyd (Elansky et al., 2001, 2015). Gellir eu hadnabod ar ôl gwahanu'r cynhyrchion cyfyngu â primer F2-R2 mewn maes trydan (Ffig. 4, 5). Defnyddir mathau o mtDNA mewn dadansoddiad cymharol o straen a phoblogaethau. Mewn nifer o weithiau, defnyddiwyd mathau o DNA mitochondrial i ynysu llinellau clonal a phasbortio ynysoedd P. infestans (Botez et al., 2007; Shein et al., 2009). Gan ddefnyddio'r dull PCR-RFLP, daethpwyd i'r casgliad bod mtDNA yn heterogenaidd yn yr un straen P. infestans (Elansky a Milyutina, 2007). Amodau ymhelaethu: 1x (500 eiliad. 94 ° C), 40x (30 eiliad 90 ° C, 30 eiliad. 52 ° C, 90 eiliad. 72 ° C); 1x (5 mun. 72 ° C). Cymysgedd adweithio: (20 μl): 0,2 U Taq DNA polymeras, byffer 1x 2,5 mM MgCl2-Taq, 0,2 mM yr un dNTP, primer 30 pM a 5 ng o'r DNA wedi'i ddadansoddi, dŵr wedi'i ddad-ddyneiddio - hyd at 20 μl.
Cyflawnir y cynnyrch PCR am 4-6 awr ar dymheredd o 37 ° C. Cymysgedd cyfyngu (20 μl): 10x MspI (2 μl), byffer cyfyngu 10x (2 μl), dŵr wedi'i ddad-ddyneiddio (6 μl), cynnyrch PCR (10 μl).
Tabl 3. Primers a ddefnyddir i ymhelaethu ar ranbarthau polymorffig mtDNA
Locws | Primer | Hyd a lleoliad cyntefig | Hyd cynnyrch PCR | Restrictase |
---|---|---|---|---|
P2 | F2: 5'- TTCCCTTTGTCCTCTACCGAT | 21; 13619-13639 | 1070 | MspI |
R2: 5'- TTACGGCGGTTTAGCACATACA | 22; 14688-14667 | |||
P4 | F4: 5'- TGGTCATCCAGAGGTTTATGTT | 22; 9329-9350 | 964 | EcoRI |
A4: 5 - CCGATACCGATACCAGCACCAA | 22; 10292-10271 |
Ymhelaethiad primer ar hap (RAPD)
Wrth gynnal RAPD, defnyddir un primer (weithiau sawl primer ar yr un pryd) gyda dilyniant niwcleotid mympwyol, fel arfer 10 niwcleotid o hyd, gyda chynnwys uchel (o 50%) o niwcleotidau GC a thymheredd anelio isel (tua 35 ° C). Mae primers o'r fath yn “tirio” ar nifer o safleoedd cyflenwol yn y genom. Ar ôl ymhelaethu, ceir nifer fawr o ampliconau. Mae eu nifer yn dibynnu ar y primer (au) a ddefnyddir a'r amodau adweithio (crynodiad MgCl2 a thymheredd anelio).
Gwneir delweddu ampliconau trwy ddistyllu mewn polyacrylamid neu gel agarose. Wrth berfformio dadansoddiad RAPD, mae angen monitro purdeb y deunydd a ddadansoddwyd yn ofalus, ers hynny gall halogi â gwrthrychau byw eraill achosi cynnydd sylweddol yn nifer yr arteffactau, sy'n eithaf niferus wrth ddadansoddi deunydd pur (Perez et al, 1998). Adlewyrchir y defnydd o'r dull hwn wrth astudio genom P. infestans mewn llawer o weithiau (Judelson, Roberts, 1999, Ghimire et al., 2002, Carlisle et al., 2001). Rhoddir y dewis o amodau adweithio a phreimio (astudiwyd 51 primer 10-niwcleotid) yn yr erthygl gan Abu-El Samen et al., (2003).
Dadansoddiad Ailadrodd Microsatellite (SSR)
Mae ailadroddiadau microsatellite (ailadroddiadau dilyniant syml, SSR) yn ailadrodd dilyniannau byr o niwcleotidau 1-3 (weithiau hyd at 6) yn bresennol yng ngenomau niwclear pob ewcaryot. Gall nifer yr ailddarllediadau olynol amrywio o 10 i 100. Mae loci microsatellite yn digwydd gydag amledd eithaf uchel ac maent wedi'u dosbarthu'n fwy neu'n llai cyfartal trwy'r genom (Lagercrantz et al., 1993). Mae polymorffiaeth dilyniannau microsatellite yn gysylltiedig â gwahaniaethau yn nifer yr ailadroddiadau o'r motiff sylfaenol. Mae marcwyr microsatellite yn gydredol, sy'n ei gwneud hi'n bosibl eu defnyddio ar gyfer dadansoddi strwythur y boblogaeth, pennu carennydd, llwybrau mudo genoteip, ac ati. Ymhlith manteision eraill y marcwyr hyn, dylai un nodi eu polymorffiaeth uchel, atgynyrchioldeb da, niwtraliaeth, a'r gallu i berfformio dadansoddiad a gwerthusiad awtomatig. Gwneir dadansoddiad o polymorffiaeth ailadroddiadau microsatellite trwy ymhelaethu PCR gan ddefnyddio primers cyflenwol i ddilyniannau unigryw bob ochr i loci microsatellite. I ddechrau, gwnaed y dadansoddiad gyda gwahaniad y cynhyrchion adweithio ar gel polyacrylamid. Yn ddiweddarach, cynigiodd gweithwyr y cwmni Applied Biosystems ddefnyddio primers wedi'u labelu'n fflwroleuol i ganfod cynhyrchion adweithio gan ddefnyddio synhwyrydd laser awtomatig (Diehl et al., 1990), ac yna dilynwyr DNA awtomatig safonol (Ziegle et al., 1992). Mae labelu paent preimio â llifynnau fflwroleuol amrywiol yn ei gwneud hi'n bosibl dadansoddi sawl marciwr ar un lôn ar unwaith ac, yn unol â hynny, cynyddu cynhyrchiant y dull yn sylweddol a chynyddu cywirdeb y dadansoddiad.
Ymddangosodd y cyhoeddiadau cyntaf a neilltuwyd i ddefnyddio dadansoddiad SSR ar gyfer astudio P. infestans yn gynnar yn y 2000au. (Knapova, Gisi, 2002). Nid oedd pob un o'r marcwyr a gynigiwyd gan yr awduron yn dangos graddfa ddigonol o polymorffiaeth, fodd bynnag, cafodd dau ohonynt (4B a G11) eu cynnwys yn y set o 12 marc SSR a gynigiwyd gan Lees et al. (2006) ac a fabwysiadwyd wedi hynny gan rwydwaith ymchwil Eucablight (www.eucablight .org) fel safon ar gyfer P. infestans. Ychydig flynyddoedd yn ddiweddarach, cyhoeddwyd astudiaeth ar greu system ar gyfer dadansoddi amlblecs o DNA P. infestans yn seiliedig ar wyth marc SSR (Li et al., 2010). Yn olaf, ar ôl gwerthuso'r holl farcwyr a gynigiwyd yn flaenorol a dewis y rhai mwyaf addysgiadol ohonynt, yn ogystal ag optimeiddio primers, labeli fflwroleuol, ac amodau ymhelaethu, cyflwynodd yr un tîm o awduron system ar gyfer dadansoddi amlblecs un cam, gan gynnwys 12 marc (Tabl 4; Li et al. , 2013a). Dewiswyd a labelwyd y paent preimio a ddefnyddir yn y system hon gydag un o bedwar marc fflwroleuol (FAM, VIC, NED, PET) fel nad oedd ystodau meintiau alel primers gyda'r un labeli yn gorgyffwrdd.
Perfformiodd yr awduron y dadansoddiad ar fwyhadur PTC200 (MJ Research, UDA) gan ddefnyddio citiau PCR amlblecs QIAGEN neu gitiau PCR Microsatellite Type QIAGEN. Cyfaint y gymysgedd adwaith oedd 12.5 μL. Roedd yr amodau ymhelaethu fel a ganlyn: ar gyfer PCR amlblecs QIAGEN: 95 ° C (15 munud), 30x (95 ° C (20 s), 58 ° C (90 s), 72 ° C (60 s), 72 ° C (20 munud); ar gyfer PCR Microsatellite Math-it QIAGEN: 95 ° C (5 munud), 28x (95 ° C (30 eiliad), 58 ° C (90 eiliad), 72 ° C (20 eiliad), 60 ° C (30 munud).
Perfformiwyd gwahanu a delweddu cynhyrchion PCR gan ddefnyddio dadansoddwr DNA capilari awtomatig ABI3730 (Biosystems Cymhwysol).
Tabl 4. Nodweddion 12 marc SSR safonol a ddefnyddir ar gyfer genoteipio P. Infestans (Li et al., 2013a)
Enw | Nifer yr alelau | Amrediad maint alelau (bp) | Primers |
PiG11 | 13 | 130-180 | F: NED-TGCTATTTATCAAGCGTGGG R: GTTTTCAATCTGCAGCCGTAAGA |
ft02 | 4 | 255-275 | F: NED-ACTTGCAGAACTACCGCCC R: GTTTGACCACTTTCCTCGGGTTC |
PinfSSR11 | 4 | 325-360 | F: NED-TTAAGCCACGACATGAGCTG R: GTTTAGACAATTGTTTTGGTCGC |
D13 | 16 | 100-185 | FAM-TGCCCCCTGCTCACTC R: GCTCGAATTCATTTTCAGACTTG |
PinfSSR8 | 4 | 250-275 | FAM-AATCTGATCGCAACTGAGGGG R: GTTTACAAGATACACACGTCCGCTCC |
PinfSSR4 | 7 | 280-305 | FAM-TCTTGTTCGAGTAGGGCGACG R: GTTTCACTTCGGGAGAAAGGCTTC |
ft04 | 4 | 160-175 | F: VIC-AGCGGCTTTACCGATGGG R: GTTTCAGCGGCTGTTTCGAC |
ft70 | 3 | 185-205 | F: VIC-ATGAAAATACGTCAATGCTCG R: CGTTGGATATTTCTATTTCTTCG |
PinfSSR6 | 3 | 230-250 | F: GTTTTGGTGGGGCTGAAGTTTT R: VIC-TCGCCACAAGATTTATTCCG |
ft63 | 3 | 265-280 | F: VIC-ATGACGAAGATGAAAGTGAGG R: CGTATTTTCCTGTTTATCTAACACC |
PinfSSR2 | 3 | 165-180 | F: PET-CGACTTCTACATCAACCGGC R: GTTGCTTGGACTGCGTTTTAGC |
Pi4B | 5 | 200-295 | F: PET-AAAATAAAGCCTTTGGTTCA R: GCAAGCGAGGTTTGTAGATT |
Dangosir enghraifft o ddelweddu canlyniadau'r dadansoddiad yn Ffig. 6. Dadansoddwyd y canlyniadau gan ddefnyddio meddalwedd GeneMapper 3.7 trwy gymharu'r data a gafwyd â data ynysigau hysbys. Er mwyn hwyluso'r broses o ddehongli canlyniadau'r dadansoddiad, mae angen cynnwys 1-2 ynysig cyfeirio â genoteip hysbys ym mhob astudiaeth.
Profwyd y dull ymchwil arfaethedig ar nifer sylweddol o samplau maes, ac ar ôl hynny safonodd yr awduron brotocolau rhwng labordai dau sefydliad, Sefydliad James Hutton (DU) a Phrifysgol ac Ymchwil Wageningen (Yr Iseldiroedd), a oedd, ynghyd â'r posibilrwydd o ddefnyddio cardiau FTA safonol i'w symleiddio. roedd casglu a chludo samplau DNA P. infestans yn ei gwneud yn bosibl siarad am y posibilrwydd o ddefnydd masnachol o'r datblygiad hwn. Yn ogystal, gwnaeth dull cyflym a chywir o genoteipio P. infestans ynysu gan ddefnyddio dadansoddiad amlblecs SSR ei gwneud yn bosibl cynnal astudiaethau safonedig o boblogaethau'r pathogen hwn ar raddfa fyd-eang, a chreu cronfa ddata fyd-eang ar falltod hwyr o fewn fframwaith y prosiect Eucablight (www.eucablight.org), gan gynnwys , gan gynnwys canlyniadau dadansoddiad microsatellite, a'i gwnaeth yn bosibl olrhain ymddangosiad a lledaeniad genoteipiau newydd ledled y byd.
Polymorphism hyd darn cyfyngiad estynedig (AFLP). Mae AFLP (polymorffiaeth chwyddedig darn darn) yn dechnoleg ar gyfer cynhyrchu marcwyr moleciwlaidd ar hap gan ddefnyddio paent preimio penodol. Mewn AFLP, mae DNA yn cael ei drin â chyfuniad o ddau ensym cyfyngu. Mae addaswyr penodol wedi'u clymu i bennau gludiog y darnau cyfyngiad.
Yna caiff y darnau hyn eu chwyddo gan ddefnyddio paent preimio ategol i safle dilyniant a chyfyngiad yr addasydd ac ar ben hynny maent yn cario un neu fwy o ganolfannau ar hap ar eu pennau 3 '. Mae'r set o ddarnau a gafwyd yn dibynnu ar ensymau cyfyngu a niwcleotidau a ddewisir ar hap ar ben 3'-primers (Vos et al., 1995). AFLP - defnyddir genoteipio i astudio amrywiad genetig amrywiol organebau yn gyflym.
Rhoddir disgrifiad manwl o'r dull yng ngweithiau Mueller, Wolfenbarger, 1999, Savelkoul et al., 1999. Mae llawer o waith yn cymharu datrys dulliau AFLP ac SSR wedi'i wneud gan ymchwilwyr Tsieineaidd. Astudiwyd nodweddion ffenotypig a genotypig 48 P. infestans ynysig a gasglwyd mewn pum rhanbarth yng Ngogledd Tsieina. Datgelodd sbectra AFLP wyth genoteip DNA gwahanol, mewn cyferbyniad â'r genoteipiau SSR, na ddarganfuwyd unrhyw amrywiaeth ar eu cyfer (Guo et al., 2008).
Ymhelaethu â phreimio sy'n homologaidd i ddilyniannau elfennau symudol
Mae marcwyr sy'n deillio o ddilyniannau o ôl-drosglwyddiadau yn gyfleus iawn ar gyfer mapio genetig, astudio amrywiaeth genetig a phrosesau esblygiadol (Schulman, 2006). Os gwneir paent preimio i ategu dilyniannau sefydlog rhai elfennau symudol, mae'n bosibl ymhelaethu ar ranbarthau'r genom sydd rhyngddynt. Mewn astudiaethau o asiant achosol malltod hwyr, cymhwyswyd y dull o ymhelaethu ar rannau o'r genom gan ddefnyddio primer cyflenwol i ddilyniant craidd y retropazone SINE (Elfennau Niwclear Croestoriadol Byr) (Lavrova ac Elansky, 2003). Gan ddefnyddio'r dull hwn, datgelwyd gwahaniaethau hyd yn oed mewn epil anrhywiol o un ynysig. Yn hyn o beth, daethpwyd i'r casgliad bod y dull rhyng-SINE - PCR yn benodol iawn a bod cyfradd symud elfennau SINE yn y genom Phytophthora yn uchel.
Yn genom P. infestans, mae 12 teulu o retrotransposonau byr (SINEs) wedi'u nodi; ymchwiliwyd i ddosbarthiad rhywogaethau retrotransposonau byr, nodwyd elfennau (SINEs) sydd i'w cael yn genom P. infestans yn unig (Lavrova, 2004).
Nodweddion cymhwyso dulliau astudio cymharol o straen mewn astudiaethau poblogaeth
Wrth gynllunio astudiaeth, mae angen deall yn glir y nodau y mae'n eu dilyn a defnyddio'r dulliau priodol. Felly, mae rhai dulliau yn caniatáu cynhyrchu nifer fawr o arwyddion marciwr annibynnol, ond ar yr un pryd mae ganddynt atgynyrchioldeb isel ac maent yn dibynnu'n gryf ar yr adweithyddion a ddefnyddir, amodau adweithio, a halogi'r deunydd sy'n cael ei astudio. Felly, ym mhob astudiaeth o grŵp o straen, mae angen defnyddio sawl ynysig safonol (cyfeirnod), ond hyd yn oed yn yr achos hwn, mae'n anodd iawn cyfuno canlyniadau sawl arbrawf.
Mae'r grŵp hwn o ddulliau yn cynnwys RAPD, AFLP, InterSSR, InterSINE PCR. Ar ôl ymhelaethu, ceir nifer fawr o ddarnau DNA o wahanol feintiau. Fe'ch cynghorir i ddefnyddio technegau o'r fath pan fydd angen sefydlu gwahaniaethau rhwng straenau sydd â chysylltiad agos (rhiant-blant, mutants o fath gwyllt, ac ati), neu mewn achosion pan fydd angen dadansoddiad manwl o sampl fach. Felly, defnyddir y dull AFLP yn helaeth wrth fapio genetig P. infestans (van der Lee et al., 1997) ac mewn astudiaethau intrapopiwleiddio (Knapova, Gisi, 2002, Cooke et al, 2003, Flier et al, 2003). Mae dulliau o'r fath yn anymarferol i'w defnyddio wrth greu cronfeydd data o straen, ers hynny mae bron yn amhosibl uno cyfrifo canlyniadau wrth gynnal dadansoddiadau mewn gwahanol labordai.
Er gwaethaf symlrwydd ymddangosiadol a chyflymder gweithredu (ynysu DNA heb buro da, ymhelaethu, delweddu'r canlyniadau), mae'r grŵp hwn o ddulliau yn gofyn am ddefnyddio dull arbennig ar gyfer dogfennu'r canlyniadau: distyllu mewn gel polyacrylamid gyda phreiminau wedi'u labelu (ymbelydrol neu luminescent) ac amlygiad dilynol i ddeunydd ysgafn neu ymbelydrol. Yn gyffredinol, nid yw delweddu gel agarose ethidium bromid confensiynol yn addas ar gyfer y dulliau hyn oherwydd gall nifer fawr o ddarnau DNA o wahanol feintiau ffiwsio.
Mae dulliau eraill, i'r gwrthwyneb, yn ei gwneud hi'n bosibl cynhyrchu nifer fach o nodweddion gyda'u hatgynyrchioldeb uchel iawn. Mae'r grŵp hwn yn cynnwys astudio haploteipiau DNA mitochondrial (dim ond dau haploteip Ia a IIa a nodir yn Rwsia), math paru (anaml y mae'r rhan fwyaf o ynysoedd wedi'u hisrannu'n 2 fath: A1 ac A2, anaml y ceir SF hunan-ffrwythlon) a sbectra isozyme peptidase (dau loci Pep1 a Pep2 , sy'n cynnwys dau isozymes yr un) ac isomerase glwcos-6-ffosffad (yn Rwsia nid oes unrhyw amrywioldeb yn y nodwedd hon, er bod polymorffiaeth sylweddol wedi'i nodi yng ngwledydd eraill y byd). Fe'ch cynghorir i ddefnyddio'r nodweddion hyn wrth ddadansoddi casgliadau, llunio cronfeydd data rhanbarthol a byd-eang. Yn achos y dadansoddiad o isozymes a haploteipiau o DNA mitochondrial, mae'n bosibl gwneud heb straen safonol o gwbl, tra wrth ddadansoddi mathau paru, mae angen dau ynysiad prawf â mathau paru hysbys.
Dim ond cyferbyniad y cynnyrch ar yr electrofforetogram y gall amodau ymateb ac adweithyddion effeithio arno; mae'n annhebygol y bydd amlygiad o arteffactau yn y mathau hyn o astudiaethau.
Ar hyn o bryd, mae mwyafrif y poblogaethau yn rhan Ewropeaidd Rwsia yn cael eu cynrychioli gan fathau o'r ddau fath o baru (Tabl 6), yn eu plith mae ynysoedd gyda mathau Ia a IIa o DNA mitochondrial (ni ddarganfuwyd mathau eraill o mtDNA yn y byd yn Rwsia ar ôl 1993). Cynrychiolir sbectra isozymes peptidase gan ddau genoteip yn y locws Pep1 (100/100, 92/92 a heterozygote 92/100, ac mae'r genoteip 92/92 yn hynod brin (<0,3%)) a dau genoteip yn y locws Pep 2 (100/100 , 112/112 a heterozygote 100/112, gyda'r genoteip 112/112 yn digwydd yn llai aml na 100/100, ond hefyd yn eithaf aml).
Nid oedd unrhyw amrywioldeb yn y sbectrwm isoenzymes o isomerase glwcos-6-ffosffad ar ôl 1993 (diflaniad y llinell clonal US-1); roedd gan yr holl ynysoedd a astudiwyd y genoteip 100/100 (Elansky a Smirnov, 2002).
Mae'r trydydd grŵp o ddulliau yn caniatáu cael grŵp digonol o nodweddion marciwr annibynnol sydd ag atgynyrchioldeb uchel. Heddiw, mae'r grŵp hwn yn cynnwys stiliwr RFLP-RG57, sy'n cynhyrchu darnau DNA 25-29 o wahanol feintiau. Gellir defnyddio RFLP-RG57 wrth ddadansoddi samplau a chasglu cronfeydd data. Fodd bynnag, mae'r dull hwn yn llawer mwy costus na'r rhai blaenorol, mae'n cymryd llawer o amser, ac mae angen llawer iawn o DNA wedi'i buro'n fawr. Felly, gorfodir yr ymchwilydd i gyfyngu ar gyfaint y deunydd sydd wedi'i brofi.
Fe wnaeth datblygiad RFLP-RG57 yn gynnar yn y 90au y ganrif ddiwethaf ddwysau astudiaethau poblogaeth o asiant achosol malltod hwyr yn sylweddol. Daeth yn sail i'r dull yn seiliedig ar ddethol a dadansoddi "llinellau Clonal" (gweler isod). Ynghyd â RFLP-RG57, defnyddir math paru, olion bysedd DNA (dull RFLP-RG57), sbectra o isoenzymes peptidase a isomerase glwcos-6-ffosffad, a math DNA mitochondrial i nodi llinellau clonal. Diolch iddo, dangoswyd al., 1994), bod disodli hen boblogaethau â rhai newydd (Drenth et al, 1993, Sujkowski et al, 1994, Goodwin et al, 1995a), wedi datgelu llinellau clonal mewn sawl gwlad yn y byd. Dangosodd astudiaethau o straenau Rwsiaidd gan ddefnyddio'r dull hwn polymorffiaeth genotypig uchel o straen y rhan Ewropeaidd a monomorffiaeth poblogaethau rhannau Asiaidd a Dwyrain Pell Rwsia (Elansky et al, 2001). Ac yn awr y dull hwn yw'r prif un o hyd yn astudiaethau poblogaeth P. infestans. Fodd bynnag, mae ei ddosbarthiad eang yn cael ei rwystro gan ei gost eithaf uchel a'i ddwyster llafur wrth ei weithredu.
Techneg addawol arall na ddefnyddir yn aml yn astudiaethau P. infestans yw dadansoddiad ailadrodd microsatellite (SSR). Ar hyn o bryd, defnyddir y dull hwn yn helaeth i ynysu llinellau clonal. Ar gyfer dadansoddi straenau, defnyddiwyd nodweddion marciwr ffenotypig fel presenoldeb genynnau ffyrnigrwydd i amrywiaethau tatws (Avdey, 1995, Ivanyuk et al., 2002, Ulanova et al., 2003) a thomato yn helaeth (ac maent yn parhau i gael eu defnyddio). Erbyn hyn, mae genynnau ar gyfer ffyrnigrwydd i fathau o datws wedi colli eu gwerth fel nodweddion marciwr ar gyfer astudiaethau poblogaeth oherwydd ymddangosiad y nifer uchaf (neu'n agos ato) o enynnau ffyrnigrwydd yn y mwyafrif helaeth o ynysoedd. Ar yr un pryd, mae'r genyn ffyrnigrwydd T1 ar gyfer cyltifarau tomato sy'n cario'r genyn Ph1 cyfatebol yn dal i gael ei ddefnyddio'n llwyddiannus fel nodwedd marciwr (Lavrova et al., 2003; Ulanova et al., 2003).
Mewn llawer o weithiau, defnyddir ymwrthedd i ffwngladdiadau fel nodwedd marcio. Mae'r nodwedd hon yn annymunol i'w defnyddio mewn astudiaethau poblogaeth oherwydd ymddangosiad eithaf hawdd treigladau gwrthiant mewn llinellau clonal ar ôl cymhwyso metalaxyl- (neu mefenoxam-) sy'n cynnwys ffwngladdiadau yn y maes. Er enghraifft, dangoswyd gwahaniaethau sylweddol yn lefel y gwrthiant o fewn llinell clonal Sib1 (Elansky et al., 2001).
Felly, mae'r math paru, sbectrwm isozyme peptidase, math DNA mitochondrial, RFLP-RG57, SSR yn farcwyr dewisol ar gyfer creu banciau data a labelu straen mewn casgliadau. I gymharu samplau cyfyngedig, os oes angen defnyddio'r nifer uchaf o nodweddion marciwr, gallwch ddefnyddio AFLP, RAPD, InterSSR, Inter-SINE PCR (Tabl 5). Fodd bynnag, dylid cofio bod y dulliau hyn yn atgynyrchiol yn wael, ac ym mhob arbrawf unigol (cylch electrofforesis ymhelaethu), rhaid defnyddio sawl ynysig cyfeirio.
Tabl 5. Cymhariaeth o wahanol ddulliau o ymchwilio i straen P. infestans
maen prawf | TC | Cops Isofer | MtDNA | RFLP-RG57 | RAPD | ISSR | SSR | AFLP | rev |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Swm y wybodaeth | Н | Н | Н | С | В | В | С | В | В |
Atgynhyrchedd | В | В | В | В | Н | Н | С | С | С |
Posibilrwydd arteffactau | Н | Н | Н | Н | В | С | Н | С | В |
Cost | Н | С | Н | В | Н | Н | Н | С | Н |
Dwyster llafur | Н | Н | Н | В | NS * | NS * | Н | С | NS * |
Cyflymder dadansoddi ** | В | Н | Н | С | Н | Н | Н | Н | Н |
Nodyn: H - isel, C - canolig, B - uchel; НС * - mae dwyster llafur yn isel wrth ddefnyddio gel agarose neu'n awtomatig
genotyper, canolig - trwy ddistylliad mewn gel polyacrylamid gyda phreimiau wedi'u labelu,
** - heb gyfrif yr amser a dreulir ar dyfu myceliwm ar gyfer ynysu DNA.
Strwythur y boblogaeth
Llinellau clonal
Yn absenoldeb ailgyfuno neu ei gyfraniad di-nod i strwythur y boblogaeth, mae'r boblogaeth yn cynnwys nifer benodol o glonau, y mae cyfnewidiadau genetig rhyngddynt yn brin iawn.
Mewn poblogaethau o'r fath, mae'n fwy addysgiadol astudio nid amleddau genynnau unigol, ond amleddau genoteipiau sydd â tharddiad cyffredin (llinellau clonal neu linachau clonal) ac sy'n wahanol yn unig mewn treigladau pwynt. Mae astudiaethau poblogaeth o'r pathogen malltod hwyr a dadansoddiad o linellau clonal wedi cyflymu'n sylweddol ers dyfodiad y dull RFLP-RG57 yn gynnar yn y 90au o'r ganrif ddiwethaf. Ynghyd â RFLP-RG57, defnyddir math paru, sbectra o isoenzymes peptidase a isomerase glwcos-6-ffosffad, a math DNA mitochondrial i nodi llinellau clonal. Dangosir nodweddion y llinellau clonal mwyaf cyffredin yn Nhabl 6.
Roedd Clôn US-1 yn dominyddu'r poblogaethau ym mhobman tan ddiwedd yr 80au, ac ar ôl hynny dechreuodd clonau eraill ei ddisodli a diflannu o Ewrop a Gogledd America. Mae bellach i'w gael yn y Dwyrain Pell (Philippines, Taiwan, China, Japan, Korea, Koh et al., 1994, Mosa et al, 1993), yn Affrica (Uganda, Kenya, Rwanda, Goodwin et al, 1994, Vega-Sanchez et al., 2000; Ochwo et al., 2002) ac yn Ne America (Ecwador, Brasil, Periw, Forbes et al., 1997, Goodwin et al., 1994). Ni nodwyd unrhyw straen sy'n perthyn i linell yr UD-1 yn Awstralia yn unig. Yn ôl pob tebyg, daeth ynysoedd P. infestans i Awstralia gyda thon arall o ymfudo (Goodwin, 1997).
Ymfudodd Clôn US-6 o ogledd Mecsico i California ar ddiwedd y 70au gan achosi epidemig mewn tatws a thomatos ar ôl 32 mlynedd o fod yn rhydd o glefydau. Oherwydd ei ymddygiad ymosodol uchel, mewnosododd y clôn US-1 a dechrau dominyddu arfordir gorllewinol yr Unol Daleithiau (Goodwin et al., 1995a).
Darganfuwyd y genoteipiau US-7 ac US-8 yn yr Unol Daleithiau ym 1992 ac eisoes ym 1994 fe'u dosbarthwyd yn eang yn yr Unol Daleithiau a Chanada. Yn ystod un tymor cae, mae clôn US-8 yn gallu disodli clôn US-1 bron yn llwyr mewn lleiniau tatws sydd wedi'u heintio â'r ddau glôn i ddechrau mewn crynodiad cyfartal (Miller a Johnson, 2000).
Mae clonau BC-1 i BC-4 wedi'u nodi yn British Columbia mewn nifer fach o ynysoedd oddi wrth Goodwin et al., 1995b). Ymledodd Clôn US-11 yn eang yn yr Unol Daleithiau gan fewnblannu US-1 yn Taiwan. Mae clonau JP-1 ac EC-1, ynghyd â chlôn US-1, yn gyffredin yn Japan ac Ecwador, yn y drefn honno (Koh et al., 1994; Forbes et al., 1997).
Mae SIB-1 yn glôn a orfu yn Rwsia dros diriogaeth helaeth o ranbarth Moscow i Sakhalin. Yn rhanbarth Moscow, darganfuwyd ym 1993, ac roedd rhai poblogaethau caeau yn cynnwys yn bennaf straenau o'r llinell glonal hon, a oedd yn gwrthsefyll metalacsyl yn fawr. Ar ôl 1993, gostyngodd mynychder y clôn hwn yn sylweddol. Y tu allan i'r Urals ym 1997-1998, darganfuwyd SIB-1 ym mhobman, ac eithrio Tiriogaeth Khabarovsk (mae'r clôn SIB-2 yn gyffredin yno). Mae gwahanu gofodol clonau â gwahanol fathau o baru yn eithrio'r broses rywiol yn Siberia a'r Dwyrain Pell. Yn rhanbarth Moscow, mewn cyferbyniad â Siberia, mae'r boblogaeth yn cael ei chynrychioli gan lawer o glonau; mae gan bron pob ynysig genoteip amlbwrpas unigryw (Elansky et al., 2001, 2015). Ni ellir esbonio'r amrywiaeth hon yn unig trwy fewnforio straen ffwngaidd o wahanol rannau o'r byd gyda deunydd hadau wedi'i fewnforio. Gan fod y ddau fath o baru yn digwydd yn y boblogaeth, mae'n bosibl bod ei amrywiaeth hefyd oherwydd ailgyfuno. Felly, yn British Columbia, rhagdybir ymddangosiad genoteipiau BC-2, BC-3, a BC-4 oherwydd hybridization clonau BC-1 ac US-6 (Goodwin et al., 1995b). Mae'n bosibl bod straenau hybrid i'w cael ym mhoblogaethau Moscow. Er enghraifft, gall straenau MO-4, MO-8 a MO-11 heterosygaidd ar gyfer y locws PEP fod yn hybrid rhwng straenau MO-12, MO-21, MO-22, gan fod y math paru A2 a homosygaidd ar gyfer un alel o'r locws PEP a'r straen MO-8, sydd â'r math paru A1 ac yn homogenaidd ar gyfer alel arall o'r locws. Ac os yw hyn yn wir, ac mewn poblogaethau modern o P. infestans mae tueddiad i gynyddu rôl y broses rywiol, yna bydd gwerth gwybodaeth y dadansoddiad o glonau amlilws yn lleihau (Elansky et al., 2001, 2015).
Amrywiad mewn llinellau clonal
Hyd at 90au’r 20fed ganrif, roedd y llinell glonal US-1 yn eang yn y byd. Roedd y rhan fwyaf o'r poblogaethau maes a rhanbarthol yn cynnwys straen gyda'r genoteip US-1 yn unig. Fodd bynnag, gwelwyd gwahaniaethau rhwng yr ynysoedd hefyd, a achoswyd yn fwyaf tebygol gan broses mutiwlaidd. Digwyddodd treigladau mewn DNA niwclear a mitochondrial ac effeithiwyd, ymhlith pethau eraill, ar lefel yr ymwrthedd i gyffuriau ffenylamid a nifer y genynnau ffyrnigrwydd. Mae llinellau sy'n wahanol i'r genoteipiau gwreiddiol yn ôl treigladau yn cael eu nodi gan rifau ychwanegol ar ôl y dot sy'n dilyn enw'r genoteip gwreiddiol (er enghraifft, llinell mutant yr Unol Daleithiau-1.1 o linell clonal yr UD-1). Mae llinellau DNA olion bysedd US-1.5 ac US-1.6 yn cynnwys llinellau affeithiwr o wahanol feintiau (Goodwin et al., 1995a, 1995b); mae'r llinell clonal US-6.3 hefyd yn wahanol i US-6 yn ôl un llinell affeithiwr (Goodwin, 1997, Tabl 7).
Yn yr astudiaeth o DNA mitochondrial, darganfuwyd mai dim ond DNA mitochondrial math 1b a geir yn y llinell clonal US-1 (Carter et al., 1990). Fodd bynnag, wrth astudio straenau o'r llinach clonal hon o Periw a Philippines, darganfuwyd ynysigau yr oedd eu mathau DNA mitochondrial yn wahanol i 1b ym mhresenoldeb mewnosodiadau a dileu (Goodwin, 1991, Koh et al., 1994).
Tabl 6. Genoteipiau Multilocus rhai o linellau clonal P. infestans
Enw | Math paru | Isozymes | Olion bysedd DNA | Math MtDNA | |
GPI | PEP | ||||
US-1 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1.0111010110011E + 24 | Ib |
US-2 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1.0111010010011E + 24 | - |
US-3 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1.0111000000011E + 24 | - |
US-4 | A1 | 100/100 | 92/92 | 1.0111010010011E + 24 | - |
US-5 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1.0111010010011E + 24 | - |
US-6 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1.0111110010011E + 24 | IIb |
US-7 | A2 | 100/111 | 100/100 | 1.0011000010011E + 24 | Ia |
US-8 | A2 | 100/111/122 | 100/100 | 1.0011000010011E + 24 | Ia |
US-9 | A1 | 100/100 | 83/100 | * | - |
US-10 | A2 | 111/122 | 100/100 | - | - |
US-11 | A1 | 100/111 | 92/100 | 1.0101110010011E + 24 | IIb |
US-12 | A1 | 100/111 | 92/100 | 1.0001000010011E + 24 | - |
US-14 | A2 | 100/122 | 100/100 | 1.0000000000011E + 24 | - |
US-15 | A2 | 100/100 | 92/100 | 1.0001000010011E + 24 | Ia |
US-16 | A1 | 100/111 | 100/100 | 1.0001100010011E + 24 | - |
US-17 | A1 | 100/122 | 100/100 | 1.0100010000011E + 24 | - |
US-18 | A2 | 100/100 | 92/100 | 1.0001000010011E + 24 | Ia |
US-19 | A2 | 100/100 | 92/100 | 1.0101010000011E + 24 | Ia |
EC-1 | A1 | 90/100 | 96/100 | 1.1111010010011E + 24 | IIa |
SIB-1 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0001000110011E + 24 | IIa |
SIB-2 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1.0001000010011E + 24 | IIa |
SIB-3 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.1001010100011E + 24 | IIa |
MO-1 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1.0001000110011E + 24 | IIa |
MO-2 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1.0001000010011E + 24 | Ia |
MO-3 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0101000010011E + 24 | IIa |
MO-4 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1.0101110110011E + 24 | IIa |
MO-5 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0001010010011E + 24 | IIa |
MO-6 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0101010010011E + 24 | Ia |
MO-7 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1.0001000110011E + 24 | IIa |
MO-8 | A1 | 100/100 | 92/92 | 1.0101100010011E + 24 | IIa |
MO-9 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1.0001000010011E + 24 | IIa |
MO-10 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0101100000011E + 24 | Ia |
MO-11 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1.0101010010011E + 24 | Ia |
MO-12 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1.0101010010011E + 24 | Ia |
MO-13 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0101010000011E + 24 | Ia |
MO-14 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.01010010011E + 22 | Ia |
MO-15 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.101110010011E + 23 | Ia |
MO-16 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0001000000011E + 24 | IIa |
MO-17 | A1 | 86/100 | 100/100 | 1.0101010110011E + 24 | Ib |
MO-18 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0101110010011E + 24 | IIa |
MO-19 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0101010000011E + 24 | IIa |
MO-20 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1.0101010000011E + 24 | IIa |
MO-21 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1.0101010000011E + 24 | IIa |
Nodyn: * - dim data.
Tabl 7. Genoteipiau Multilocus a'u llinellau mutant
Enw | Math paru | | Olion Bysedd DNA (RG57) | Nodiadau | |
GPI | PEP-1 | ||||
US-1 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1011101011001101000110011 | Genoteip gwreiddiol 1 |
US-1.1 | A1 | 86/100 | 100/100 | 1011101011001101000110011 | Treiglad yn PEP |
US-1.2 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1011101010001101000110011 | Treiglad yn RG57 |
US-1.3 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1011101001001101000110011 | Treiglad yn RG57 |
US-1.4 | A1 | 86/100 | 100/100 | 1011101010001101000110011 | Treiglad yn RG57 a PEP |
US-1.5 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1011101011001101010110011 | Treiglad yn RG57 |
US-6 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1011111001001100010110011 | Genoteip gwreiddiol 2 |
US-6.1 | A1 | 100/100 | 92 /92 | 1011111001001100010110011 | Treiglad yn PEP |
US-6.2 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1011101001001100010110011 | Treiglad yn RG57 |
US-6.3 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1011111001011100010110011 | Treiglad yn RG57 |
US-6.4 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1011011001001100010110011 | Treiglad yn RG57 a PEP |
US-6.5 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1011111001001100010010011 | Treiglad yn RG57 |
BR-1 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1011101000001100001111011 | Genoteip gwreiddiol 3 |
BR-1.1 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1010101000001100001110011 | Treiglad yn RG57 |
Mae yna hefyd newidiadau yn sbectra isozymes. Fel rheol, maent yn cael eu hachosi gan ddadansoddiad organeb heterosygaidd i ddechrau ar gyfer yr ensym hwn yn rhai homosygaidd. Yn 1993, ar ffrwythau tomato, gwnaethom nodi straen gyda nodweddion sy'n nodweddiadol o olion bysedd US-1: RG57, math DNA mitochondrial, a genoteip 86/100 ar gyfer glwcos-6-phosphati-isomerase, ond roedd yn homosygaidd (100/100) ar gyfer y locws peptidase cyntaf yn lle heterozygote 92/100 sy'n nodweddiadol o'r llinell glonal hon. Fe wnaethon ni enwi genoteip y straen hwn MO-17 (Tabl 6). Mae'r llinellau mutant US-1.1 ac US-1.4 hefyd yn wahanol i US-1 gan fwtaniadau yn y locws peptidase cyntaf (Tabl 7).
Mae treigladau sy'n arwain at newidiadau yn nifer y genynnau ffyrnigrwydd ar gyfer mathau o datws a thomato yn eithaf cyffredin. Fe'u nodwyd ymhlith ynysoedd y llinell glonal US-1 mewn poblogaethau o'r Iseldiroedd (Drenth et al., 1994), Periw (Goodwin et al., 1995a), Gwlad Pwyl (Sujkowski et al., 1991), gogledd Gogledd America (Goodwin et al., ., 1995b). Nodwyd gwahaniaethau yn nifer y genynnau ffyrnigrwydd tatws hefyd ymhlith ynysoedd y llinellau clonal US-7 ac US-8 yng Nghanada a'r Unol Daleithiau (Goodwin et al., 1995a), ymhlith ynysoedd y llinell SIB-1 yn rhan Asiaidd Rwsia (Elansky et al, 2001 ).
Nodwyd ynysu gyda gwahaniaethau cryf yn lefelau ymwrthedd i gyffuriau ffenylamid mewn poblogaethau caeau monoclonaidd, pob un ohonynt yn perthyn i'r llinell clonal Sib-1 (Elansky et al, 2001, Tabl 1). Mae bron pob math o linell clonal US-1 yn agored iawn i fetalaxyl; fodd bynnag, roedd ynysoedd hynod wrthwynebus y llinell hon wedi'u hynysu yn Ynysoedd y Philipinau (Koh et al., 1994) ac yn Iwerddon (Goodwin et al., 1996).
Poblogaethau modern o P. infestans
Canol America (Mecsico)
Mae poblogaeth P. infestans ym Mecsico yn wahanol iawn i boblogaethau eraill y byd, sy'n bennaf oherwydd ei safle hanesyddol. Arweiniodd astudiaethau niferus o'r boblogaeth hon a rhywogaethau P. infestans cysylltiedig o'r clade Phytophthora, yn ogystal â rhywogaethau lleol o'r genws Solanum, i'r casgliad bod esblygiad y pathogen yn rhan ganolog Mecsico wedi digwydd ynghyd ag esblygiad planhigion cynnal a'i fod yn gysylltiedig ag ailgyfuno rhywiol (Grünwald, Flier , 2005). Cynrychiolir y ddau fath o baru yn y boblogaeth, ac mewn cyfrannau cyfartal, ac mae presenoldeb hosborau yn y pridd, ar blanhigion a chloron tatws a rhywogaethau cysylltiedig â thyfu gwyllt Solanum yn cadarnhau presenoldeb proses rywiol yn y boblogaeth (Fernández-Pavía et al., 2002). Cadarnhaodd astudiaethau diweddar o Ddyffryn Toluca a'i gyffiniau (canolfan darddiad tybiedig y pathogen) amrywiaeth genetig uchel y boblogaeth leol o P. infestans (134 o genoteipiau amlbwrpas mewn sampl o 176 sampl) a phresenoldeb sawl is-boblogaethau gwahaniaethol yn y rhanbarth (Wang et al., 2017). Y ffactorau sy'n cyfrannu at y gwahaniaethu hwn yw rhaniad gofodol is-boblogaethau sy'n nodweddiadol o ucheldiroedd canol Mecsico, gwahaniaethau mewn amodau tyfu a mathau o datws a ddefnyddir mewn cymoedd a mynyddoedd, a phresenoldeb rhywogaethau Solanum tiwbaidd gwyllt a all weithredu fel gwesteiwyr amgen (Fry et al ., 2009).
Fodd bynnag, dylid nodi bod poblogaethau P. infestans yng ngogledd Mecsico yn fwy clonal eu natur ac yn debycach i boblogaethau Gogledd America, a allai ddangos mai'r rhain yw'r genoteipiau newydd (Fry et al., 2009).
Gogledd America
Mae gan boblogaethau P. infestans Gogledd America strwythur syml iawn erioed a sefydlwyd eu cymeriad clonal ymhell cyn defnyddio dadansoddiad microsatellite. Hyd at 1987, roedd y llinell clonal US-1 yn dominyddu yn yr Unol Daleithiau a Chanada (Goodwin et al., 1995). Yng nghanol y 70au, pan ymddangosodd ffwngladdiadau wedi'u seilio ar fetalaxyl, dechreuodd y clôn hwn gael ei ddisodli gan genoteipiau eraill mwy gwrthsefyll a ymfudodd o Fecsico (Goodwin et al., 1998). Erbyn diwedd y 90au. disodlodd genoteip US-8 genoteip yr Unol Daleithiau-1 yn yr Unol Daleithiau yn llwyr a daeth yn brif linell clonal ar datws (Fry et al., 2009; Fry et al., 2015). Roedd y sefyllfa'n wahanol gyda thomatos, a oedd yn cynnwys sawl llinell glonal yn gyson, a newidiodd eu cyfansoddiad o flwyddyn i flwyddyn (Fry et al., 2009).
Yn 2009, torrodd epidemig ar raddfa fawr o falltod hwyr allan yn yr Unol Daleithiau ar domatos. Nodwedd o'r pandemig hwn oedd ei gychwyn bron ar yr un pryd mewn sawl man yng ngogledd-ddwyrain yr Unol Daleithiau, a daeth yn gysylltiedig â gwerthiant enfawr eginblanhigion tomato heintiedig mewn canolfannau garddio mawr (Fry et al., 2013). Roedd y colledion cnwd yn enfawr. Datgelodd dadansoddiad microsatellite o'r samplau yr effeithiwyd arnynt fod y straen pandemig yn perthyn i'r llinell glonal paru math A22 US-2. Yn 2009, cyrhaeddodd cyfran y genoteip hwn ym mhoblogaeth P. infestans America 80% (Fry et al., 2013). Yn y blynyddoedd dilynol, cynyddodd cyfran y genoteipiau ymosodol US-23 (yn bennaf ar domatos) ac US-24 (ar datws) yn gyson yn y boblogaeth, fodd bynnag, ar ôl 2011, gostyngodd cyfradd canfod US-24 yn sylweddol, a hyd yma, tua 90% o'r boblogaeth pathogen yn Cynrychiolir yr Unol Daleithiau gan genoteip yr Unol Daleithiau-23 (Fry et al., 2015).
Yng Nghanada, fel yn yr Unol Daleithiau, ar ddiwedd y 90au. disodlwyd y genoteip dominyddol US-1 gan US-8, ac arhosodd ei safle amlycaf yn ddigyfnewid tan 2008. Yn 2009-2010. Yng Nghanada, roedd epidemigau malltod hwyr difrifol yn gysylltiedig â gwerthu eginblanhigion tomato heintiedig, ond fe'u hachoswyd gan y genoteipiau US-23 ac US-8 (Kalischuk et al., 2012). Roedd y gwahaniaeth daearyddol clir o'r genoteipiau hyn yn rhyfeddol: roedd US-23 yn dominyddu taleithiau gorllewinol Canada (68%), tra bod UD-8 yn dominyddu'r taleithiau dwyreiniol (83%). Yn y blynyddoedd dilynol, ymledodd US-23 i'r rhanbarthau dwyreiniol; fodd bynnag, yn gyffredinol, gostyngodd ei gyfran yn y boblogaeth ychydig yn erbyn cefndir ymddangosiad genoteipiau US-22 ac US-24 yn y wlad (Peters et al., 2014). Hyd yn hyn, mae US-23 yn cadw safle blaenllaw ledled Canada; Mae US-8 yn bresennol yn British Columbia, tra bod US-23 ac US-24 yn bresennol yn Ontario (Peters, 2017).
Felly, mae poblogaethau P. infestans Gogledd America yn llinellau clonal yn bennaf. Dros y 40 mlynedd diwethaf, mae nifer y genoteipiau clonal a ganfuwyd wedi cyrraedd 24. Er gwaethaf y ffaith bod straenau o'r ddau fath o baru yn bresennol yn y boblogaeth, mae'r tebygolrwydd o ymddangosiad genoteipiau newydd o ganlyniad i ailgyfuno rhywiol yn parhau i fod yn eithaf isel. Serch hynny, yn yr 20 mlynedd diwethaf, cofnodwyd sawl achos o ymddangosiad poblogaethau ailgyfunol byrhoedlog (Gavino et al., 2000; Danies et al., 2014; Peters et al., 2014), ac mewn un achos, canlyniad croesi oedd genoteip US-11 , a ymsefydlodd yng Ngogledd America am nifer o flynyddoedd (Gavino et al., 2000). Hyd at 2009, roedd newidiadau yn strwythur poblogaethau yn gysylltiedig ag ymddangosiad genoteipiau newydd, mwy ymosodol â'u hymfudiad dilynol a'u dadleoli rhagflaenwyr a oedd gynt yn drech. Beth ddigwyddodd yn 2009-2010 yn UDA a Chanada, dangosodd epiffytig am y tro cyntaf y gall achosion o'r clefyd fod yn gysylltiedig â lledaeniad gweithredol genoteipiau newydd wrth werthu deunydd plannu heintiedig yn oes globaleiddio.
De America
Hyd yn ddiweddar, nid oedd astudiaethau o boblogaethau P. infestans De America yn rheolaidd nac ar raddfa fawr. Mae'n hysbys bod strwythur y poblogaethau hyn yn eithaf syml ac yn cynnwys 1-5 llinach clonal fesul gwlad (Forbes et al., 1998). Felly, erbyn 1998, y genoteipiau US-1 (Brasil, Chile) BR-1 (Brasil, Bolifia, Uruguay, Paraguay), EC-1 (Ecwador, Colombia, Periw a Venezuela), AR-1, AR -2, AR-3, AR-4 ac AR-5 (Yr Ariannin), PE-3 ac PE-7 (de Periw). Roedd paru math A2 yn bresennol ym Mrasil, Bolivia a'r Ariannin ac ni chafwyd hyd iddo y tu hwnt i'r ffin Bolifia-Periw yn ardal Llyn Titicaca, yr oedd genoteip EC-1 A1 yn dominyddu yn yr Andes y tu ôl iddo. Ar domatos, roedd US-1 yn parhau i fod y genoteip amlycaf ledled De America.
Parhaodd y sefyllfa fwy neu lai yn y 2000au. Pwynt pwysig oedd darganfod llinell glonal newydd EC-2 o'r math A2 ar berthnasau gwyllt tatws (S. brevifolium ac S. tetrapetalum) yng Ngogledd yr Andes (Oliva et al., 2010). Mae astudiaethau ffylogenetig wedi dangos nad yw'r llinell hon yn hollol union yr un fath â P. infestans, er ei bod â chysylltiad agos â hi, yn y cyswllt hwn cynigiwyd ei hystyried, yn ogystal â llinell arall, EC-3, wedi'i hynysu o'r goeden tomato S. betaceum sy'n tyfu yn yr Andes, rhywogaeth newydd o'r enw P. andina; fodd bynnag, mae statws y rhywogaeth hon (rhywogaeth annibynnol neu hybrid o P. infestans gyda rhywfaint o linell anhysbys o hyd) yn dal yn aneglur (Delgado et al., 2013).
Ar hyn o bryd, mae holl boblogaethau De America o P. infestans yn glonal. Er gwaethaf presenoldeb y ddau fath o baru, ni nodwyd unrhyw boblogaethau ailgyfunol. Ar domatos, mae genoteip yr Unol Daleithiau-1 yn hollbresennol, yn ôl pob golwg wedi'i ddadleoli o datws gan straenau lleol, nad yw eu tarddiad yn hysbys o hyd. Ym Mrasil, Bolifia ac Uruguay mae'r genoteip BR-1 yn bresennol; ym Mheriw, ynghyd ag US-1 ac EC-1, mae sawl genoteip lleol arall. Yn yr Andes, cedwir y safle amlycaf gan y llinell glonal EC-1, y mae ei pherthynas â'r P. andina a ddarganfuwyd yn ddiweddar yn parhau i fod yn anhysbys. Yr unig le "ansefydlog" lle am y cyfnod 2003-2013. bu newidiadau sylweddol yn y boblogaeth, daeth yn Chile (Acuña et al., 2012), lle yn 2004-2005. nodweddwyd y boblogaeth pathogen gan wrthwynebiad i metalacsyl a haploteip DNA mitochondrial newydd (Ia yn lle'r Ib a oedd yn bresennol yn flaenorol). 2006 i 2011 yn y boblogaeth, roedd genoteip 21 (yn ôl SSR) yn dominyddu, a chyrhaeddodd ei gyfran 90%, ac ar ôl hynny trosglwyddodd y palmwydd i genoteip 20, a chadwyd amlder y digwyddiad yn ystod y ddwy flynedd nesaf tua 67% (Acuña, 2015).
Ewrop
Yn hanes Ewrop, bu o leiaf ddwy don o ymfudo P. infestans o Ogledd America: yn y 1eg ganrif. (HERB-1) a dechrau'r 70fed ganrif (US-1). Dosbarthiad hollbresennol ffwngladdiadau sy'n cynnwys metalaxyl yn y XNUMXau. arweiniodd at ddadleoli'r genoteip dominyddol US-XNUMX a'i ddisodli â genoteipiau newydd. O ganlyniad, yn y mwyafrif o wledydd Gorllewin Ewrop, roedd poblogaethau'r pathogen yn cael eu cynrychioli'n bennaf gan sawl llinell glonal.
Fe wnaeth y defnydd o ddadansoddiad microsatellite ar gyfer dadansoddi poblogaethau pathogenau ei gwneud hi'n bosibl datgelu newidiadau difrifol a ddigwyddodd yng Ngorllewin Ewrop yn 2005-2008. Yn 2005, darganfuwyd llinell clonal newydd yn y DU, o'r enw 13_A2 (neu "Glas 13") a'i nodweddu gan y math paru A2. , ymddygiad ymosodol uchel a gwrthsefyll ffenylamidau (Shaw et al., 2007). Darganfuwyd yr un genoteip mewn samplau a gasglwyd yn 2004 yn yr Iseldiroedd a gogledd Ffrainc, a oedd yn awgrymu ei fod yn mudo i'r DU o gyfandir Ewrop, o bosibl gyda thatws hadau (Cooke et al., 2007). Dangosodd yr astudiaeth o genom cynrychiolwyr y llinell glonal hon radd uchel o polymorffiaeth ei dilyniant (erbyn 2016, cyrhaeddodd nifer ei amrywiadau isglonaidd 340) a graddfa sylweddol o amrywiad yn lefel mynegiant genynnau, gan gynnwys genynnau effaith yn ystod haint planhigion (Cooke et al., 2012; Cooke, 2017). Gallai'r nodweddion hyn, ynghyd â hyd cynyddol y cyfnod biotroffig, achosi ymosodolrwydd cynyddol o 13_A2 a'i allu i heintio hyd yn oed amrywiaethau tatws sy'n gallu gwrthsefyll malltod hwyr.
Yn ystod yr ychydig flynyddoedd nesaf, ymledodd y genoteip yn gyflym ar draws gwledydd Gogledd-orllewin Ewrop (Prydain Fawr, Iwerddon, Ffrainc, Gwlad Belg, yr Iseldiroedd, yr Almaen) gyda dadleoliad ar yr un pryd o'r genoteipiau 1_A1, 2_A1, 8_A1 (Montarry et al., 2010; Gisi et al. , 2011; Van den Bosch et al., 2011; Cooke, 2015; Cooke, 2017). Yn ôl y wefan www.euroblight.net, cyrhaeddodd cyfran 13_A2 ym mhoblogaethau'r gwledydd hyn 60-80% a mwy; cofnodwyd presenoldeb y genoteip hwn hefyd mewn rhai gwledydd yn Nwyrain a De Ewrop. Fodd bynnag, yn 2009-2012. Collodd 13_A2 ei safleoedd amlycaf ym Mhrydain Fawr a Ffrainc, gan ildio i'r llinell 6_A1 (8_A1 yn Iwerddon), ac yn yr Iseldiroedd a Gwlad Belg fe'i disodlwyd yn rhannol gan genoteipiau 1_A1, 6_A1, a 33_A2 (Cooke et al., 2012; Cooke, 2017; Stellingwerf, 2017).
Hyd yn hyn, mae tua 70% o boblogaeth P. infestans Gorllewin Ewrop yn monoclonaidd. Yn ôl y wefan www.euroblight.net, y genoteipiau amlycaf yng ngwledydd Gogledd-orllewin Ewrop (DU, Ffrainc,
Mae'r Iseldiroedd, Gwlad Belg) yn parhau, mewn cyfrannau sydd bron yn gyfartal, 13_A2 a 6_A1, ac yn ymarferol nid yw'r olaf yn digwydd y tu allan i'r rhanbarth penodedig (ac eithrio Iwerddon), ond mae ganddo o leiaf 58 is-glôn eisoes (Cooke, 2017). Mae amrywiadau 13_A2 yn bresennol mewn niferoedd amlwg yn yr Almaen, ac fe'u gwelir yn achlysurol yng ngwledydd Canol a De Ewrop. Mae genoteip 1_A1 yn rhan sylweddol o boblogaethau Gwlad Belg ac yn rhannol yr Iseldiroedd a Ffrainc. Mae genoteip 8_A1 wedi sefydlogi ym mhoblogaeth Ewrop ar y lefel o 3-6%, ac eithrio Iwerddon, lle mae'n cadw ei safle blaenllaw ac wedi'i rannu'n ddau is-glôn (Stellingwerf, 2017). Yn olaf, yn 2016, nodwyd cynnydd yn amlder achosion genoteipiau newydd 36_A2 a 37_A2, a gofnodwyd gyntaf yn 2013-2014; hyd yma, mae'r genoteipiau hyn i'w cael yn yr Iseldiroedd a Gwlad Belg ac yn rhannol yn Ffrainc a'r Almaen, yn ogystal ag yn rhan ddeheuol Prydain Fawr (Cooke, 2017). Mae oddeutu 20-30% o boblogaeth Gorllewin Ewrop yn cael eu cynrychioli gan genoteipiau unigryw bob blwyddyn.
Yn wahanol i Orllewin Ewrop, erbyn i'r genoteip 13_A2 ymddangos, roedd poblogaethau Gogledd Ewrop (Sweden, Norwy, Denmarc, y Ffindir) yn cael eu cynrychioli nid gan linellau clonal, ond gan nifer fawr o genoteipiau unigryw (Brurberg et al.,
2011). Yn ystod y cyfnod ymlediad gweithredol o 13_A2 yng Ngorllewin Ewrop, ni nodwyd presenoldeb y genoteip hwn yn Sgandinafia tan 2011, pan ddarganfuwyd gyntaf yng Ngogledd Jutland (Denmarc), lle tyfir mathau tatws diwydiannol yn bennaf trwy ddefnyddio metalaxyl sy'n cynnwys yn weithredol. ffwngladdiadau (Nielsen et al., 2014). Yn ôl www.euroblight.net, canfuwyd genoteip 13_A2 hefyd mewn sawl sampl o Norwy a Denmarc yn 2014 ac mewn sawl sampl o Norwy yn 2016; yn ogystal, yn 2013, nodwyd presenoldeb genoteip 6_A1 mewn ychydig bach yn y Ffindir. Ystyrir mai'r prif reswm dros fethiant 13_A2 a llinellau clonal eraill wrth goncro Sgandinafia yw gwahaniaethau hinsoddol y rhanbarth hwn â gwledydd Gorllewin Ewrop.
Yn ychwanegol at y ffaith bod hafau cŵl a gaeafau oer yn hyrwyddo goroesiad dim cymaint o myseliwm llystyfol ag oospores (Sjöholm et al., 2013), mae rhewi pridd yn y gaeaf (nad yw fel arfer yn digwydd yng ngwledydd cynhesach Gorllewin Ewrop) yn cyfrannu at gydamseru egino a phlannu oospores. tatws, sy'n gwella eu rôl fel ffynhonnell haint sylfaenol (Brurberg et al., 2011). Dylid nodi hefyd, mewn amodau gogleddol, bod datblygu haint o hosborau yn gorbwyso datblygiad haint tiwbaidd, sydd yn y pen draw yn atal goruchafiaeth llinellau clonal hyd yn oed yn fwy ymosodol, ond a ddatblygwyd yn ddiweddarach (Yuen, 2012). Mae strwythur y poblogaethau a astudiwyd fwyaf o P. infestans yng ngwledydd Dwyrain Ewrop (Gwlad Pwyl, taleithiau'r Baltig) yn debyg iawn i'r strwythur yn Sgandinafia.
Mae'r ddau fath o baru hefyd yn bresennol yma, ac mae'r mwyafrif helaeth o genoteipiau a bennir gan ddadansoddiad SSR yn unigryw (Chmielarz et al., 2014; Runno-Paurson et al., 2016). Fel yng Ngogledd Ewrop, yn ymarferol ni wnaeth dosbarthiad llinellau clonal (o'r genoteip 13_A2 yn bennaf) effeithio ar boblogaethau lleol y pathogen, sy'n cadw lefel uchel o amrywiaeth heb absenoldeb llinellau dominyddol amlwg.
Weithiau gwelir presenoldeb 13_A2 mewn caeau sydd â mathau o datws masnachol. Yn Rwsia, mae'r sefyllfa'n datblygu mewn ffordd debyg. Dadansoddiad microsatellite o ynysoedd P. infestans a gasglwyd yn 2008-2011 mewn 10 rhanbarth gwahanol yn rhan Ewropeaidd Rwsia, dangosodd lefel uchel o amrywiaeth genotypig a diffyg cyd-ddigwyddiadau llwyr â llinellau clonal Ewropeaidd (Statsyuk et al., 2014). Sawl blwyddyn yn ddiweddarach, dangosodd astudiaeth o samplau P. infestans a gasglwyd yn rhanbarth Leningrad yn 2013-2014 wahaniaethau sylweddol rhyngddynt a'r genoteipiau o'r rhanbarth hwn a nodwyd yn yr astudiaeth flaenorol. Yn y ddwy astudiaeth, ni ddarganfuwyd unrhyw genoteipiau Gorllewin Ewrop (Beketova et al., 2014; Kuznetsova et al., 2016).
Gall amrywiaeth genetig uchel poblogaethau Dwyrain Ewrop P. infestans ac absenoldeb llinellau clonal dominyddol ynddynt fod oherwydd sawl rheswm. Yn gyntaf, fel yng Ngogledd Ewrop, mae amodau hinsoddol y gwledydd ystyriol yn cyfrannu at ffurfio hosbores fel prif ffynhonnell haint (Ulanova et al., 2010; Chmielarz et al., 2014). Yn ail, mae cyfran sylweddol o datws a gynhyrchir yn y gwledydd hyn yn cael eu tyfu ar ffermydd preifat bach, yn aml wedi'u hamgylchynu gan goedwigoedd neu rwystrau eraill i symud deunydd heintus yn rhydd (Chmielarz et al., 2014). Fel rheol, yn ymarferol nid yw tatws a dyfir o dan amodau o'r fath yn cael eu trin â chemegau, ac mae'r dewis o amrywiaethau yn seiliedig ar eu gwrthiant malltod hwyr, h.y. nid oes pwysau detholus ar gyfer ymosodol a gwrthsefyll metalaxyl, sy'n amddifadu genoteipiau gwrthsefyll, fel 13_A2, o fanteision dros genoteipiau eraill (Chmielarz et al., 2014). Yn olaf, oherwydd maint bach y lleiniau tir, nid yw eu perchnogion fel arfer yn ymarfer cylchdroi cnydau, gan dyfu tatws am flynyddoedd yn yr un lle, sy'n cyfrannu at gronni mewnocwl genetig amrywiol (Runno-Paurson et al., 2016; Elansky, 2015; Elansky et al. ., 2015).
Asia
Tan yn ddiweddar, roedd strwythur poblogaethau P. infestans yn Asia yn parhau i fod heb ei ddeall yn ddigonol. Roedd yn hysbys ei fod yn cael ei gynrychioli'n bennaf gan linellau clonal, ac mae effaith ailgyfuno rhywiol ar ymddangosiad genoteipiau newydd yn fach iawn. Felly, er enghraifft, ym 1997-1998. Yn rhan Asiaidd Rwsia (Siberia a'r Dwyrain Pell), dim ond tri genoteip oedd yn cynrychioli'r boblogaeth pathogen gyda goruchafiaeth genoteip SIB-1 (Elansky et al., 2001). Dangoswyd presenoldeb llinellau pathogen clonal mewn gwledydd fel Tsieina, Japan, Korea, Ynysoedd y Philipinau, a Taiwan (Koh et al., 1994; Chen et al., 2009). Roedd y llinell clonal US-1 yn dominyddu dros diriogaeth fawr o Asia ddiwedd y 90au - dechrau'r 2000au. dechreuodd bron ym mhobman gael eu disodli gan genoteipiau eraill, a ildiodd i rai newydd yn eu tro. Yn y rhan fwyaf o achosion, roedd newidiadau yn strwythur a chyfansoddiad poblogaethau yng ngwledydd Asia yn gysylltiedig â mudo genoteipiau newydd o'r tu allan. Felly, yn Japan, ac eithrio'r genoteip JP-3, mae gan bob genoteip Siapaneaidd arall a ymddangosodd ar ôl US-1 (JP-1, JP-2, JP-3) darddiad allanol mwy neu lai profedig (Akino et al., 2011) ... Ar hyn o bryd mae tair prif boblogaeth pathogen yn Tsieina, sydd â rhaniad daearyddol clir; Nid oes llif genynnau gwan iawn neu wan iawn rhwng y poblogaethau hyn (Guo et al., 2010; Li et al., 2013b). Ymddangosodd genoteip 13_A2 ar diriogaeth Tsieina yn ei thaleithiau deheuol (Yunnan a Sichuan) yn 2005-2007, ac yn 2012-1014. gwelwyd hefyd yng ngogledd-ddwyrain y wlad (Li et al., 2013b). Yn India, ymddangosodd 13_A2 yn ôl pob tebyg ar yr un pryd ag yn Tsieina, yn fwyaf tebygol gyda thatws hadau heintiedig (Chowdappa et al., 2015), ac yn 2009-2010. achosodd epiffyttosis difrifol o falltod hwyr ar domatos yn ne'r wlad, ac ar ôl hynny ymledodd i datws ac yn 2014 achosodd achos o falltod hwyr yng Ngorllewin Bengal, a arweiniodd at adfail a hunanladdiad llawer o ffermwyr lleol (Fry, 2016).
Affrica
Hyd at 2008-2010 ni chynhaliwyd astudiaethau systematig o P. infestans yng ngwledydd Affrica. Ar hyn o bryd, gellir rhannu'r poblogaethau Affricanaidd o P. infestans yn ddau grŵp, ac mae'r rhaniad hwn yn amlwg yn gysylltiedig â'r ffaith bod tatws hadau yn cael eu mewnforio o Ewrop.
Yng Ngogledd Affrica, sy'n mewnforio tatws hadau o Ewrop yn weithredol, mae'r math paru A2 yn cael ei gynrychioli'n eang ym mron pob rhanbarth, sy'n darparu posibilrwydd damcaniaethol o ymddangosiad genoteipiau newydd o ganlyniad i ailgyfuno rhywiol (Corbière et al., 2010; Rekad et al., 2017). Yn ogystal, yn Algeria, nodir presenoldeb genoteipiau 13_A2, 2_A1, a 23_A1 gyda goruchafiaeth amlwg o'r cyntaf ohonynt, ynghyd â gostyngiad graddol yng nghyfran y genoteipiau unigryw nes iddynt ddiflannu'n llwyr (Rekad et al., 2017). Mewn cyferbyniad â gweddill y rhanbarth, yn Nhiwnisia (ac eithrio gogledd-ddwyrain y wlad), mae'r boblogaeth pathogen yn cael ei chynrychioli'n bennaf gan y math paru A1 (Harbaoui et al., 2014).
Mae'r llinell clonal NA-01 yn drech yma. Yn gyffredinol, dim ond 43% yw cyfran y llinellau clonal yn y boblogaeth. Yn Nwyrain a De Affrica, lle mae cyfeintiau mewnforion hadau yn diflannu yn fach (Fry et al., 2009), mae P. infestans yn cael ei gynrychioli gan ddim ond dwy linell clonal o fath A1, US-1 a KE-1, ac mae'r olaf yn dadleoli'r cyntaf ar datws ( Pule et al., 2012; Njoroge et al., 2016). Hyd yn hyn, mae gan y ddau genoteip hyn nifer amlwg o amrywiadau isglonaidd.
Awstralia
Mae'r adroddiad cyntaf o falltod hwyr ar datws yn Awstralia yn dyddio'n ôl i 1907, a digwyddodd yr epiffyttotia cyntaf, a achoswyd yn ôl pob tebyg gan law trwm yn ystod misoedd yr haf, ym 1909-1911. (Drenth et al., 2002). Yn gyffredinol, fodd bynnag, nid oes gan falltod hwyr unrhyw arwyddocâd economaidd sylweddol i'r wlad. Mae brigiadau achlysurol o falltod hwyr, wedi'u cymell gan y tywydd sy'n darparu lleithder uchel, yn digwydd dim mwy nag unwaith bob 5-7 mlynedd ac maent wedi'u lleoli'n bennaf yng ngogledd Tasmania a chanol Victoria. Mewn cysylltiad â'r uchod, mae cyhoeddiadau sy'n ymwneud ag astudio strwythur poblogaeth P. infestans Awstralia yn absennol yn ymarferol. Daw'r wybodaeth ddiweddaraf sydd ar gael rhwng 1998-2000. (Drenth et al., 2002). Yn ôl yr awduron, roedd llinell Victoria yn llinell clonal US-1.3, a gadarnhaodd yn anuniongyrchol ymfudiad y genoteip hwn o'r Unol Daleithiau. Nodwyd sbesimenau Tasmania fel math AU-3, yn wahanol i'r genoteipiau a oedd yn bresennol bryd hynny mewn rhannau eraill o'r byd.
Nodweddion datblygiad malltod hwyr yn Rwsia
Yn Ewrop, haint a gyflwynwyd gyda chloron hadau heintiedig, hosborau a oedd yn gaeafu yn y pridd, yn ogystal â sŵosorangia a ddygwyd gan y gwynt o blanhigion a dyfwyd o gloron wedi'u gaeafu yng nghaeau'r llynedd (planhigion "gwirfoddol"), neu ar domenni o ddifa nod tudalen ar gyfer storio cloron. O'r rhain, ystyrir mai planhigion sy'n cael eu tyfu ar domenni o gloron wedi'u taflu yw'r ffynhonnell haint fwyaf peryglus. yno, mae nifer y cloron wedi'u egino yn aml yn sylweddol, a gellir cario zoosporangia oddi wrthynt dros bellteroedd maith. Nid yw gweddill y ffynonellau (hosborau, planhigion "gwirfoddol") mor beryglus, oherwydd nid yw'n arferol tyfu planhigion yn yr un caeau yn amlach nag unwaith bob 3-4 blynedd. Mae heintiad cloron hadau heintiedig hefyd yn fach iawn oherwydd system rheoli ansawdd hadau da.
Yn gyffredinol, mae maint y inocwl ym mhoblogaethau Ewrop yn gyfyngedig, ac felly mae'r cynnydd yn yr epidemig braidd yn araf a gellir ei reoli'n llwyddiannus gan ddefnyddio paratoadau ffwngladdol cemegol. Y brif dasg dan amodau Ewropeaidd yw'r frwydr yn erbyn haint yn y cyfnod pan fydd gwasgariad màs zoosporangia o blanhigion yr effeithir arnynt yn dechrau.
Yn Rwsia, mae'r sefyllfa'n wahanol iawn. Mae'r rhan fwyaf o'r cnwd tatws a thomato yn cael ei dyfu mewn gerddi preifat bach; nid yw mesurau amddiffynnol naill ai'n cael eu cyflawni arnynt o gwbl, neu mae triniaethau ffwngladdol yn cael eu cynnal mewn nifer annigonol ac yn dechrau ar ôl ymddangosiad malltod hwyr ar y topiau. O ganlyniad, mae gerddi llysiau preifat yn gweithredu fel prif ffynhonnell yr haint, y mae'r gwynt yn cludo zoosporangia ohono i blannu masnachol. Cadarnheir hyn gan ein harsylwadau uniongyrchol yn rhanbarthau Moscow, Bryansk, Kostroma, Ryazan: gwelir difrod i blanhigion mewn gerddi preifat hyd yn oed cyn dechrau triniaethau ffwngladdiad plannu masnachol. Yn dilyn hynny, mae'r epidemig mewn caeau mawr yn cael ei ffrwyno gan ddefnyddio paratoadau ffwngladdol, tra mewn gerddi preifat mae malltod hwyr yn datblygu'n gyflym.
Yn achos triniaethau anghywir neu "gyllidebol" o blannu masnachol, mae ffocysau o falltod hwyr yn ymddangos yn y caeau; yn ddiweddarach maent yn mynd ati i ddatblygu, gan gwmpasu ardaloedd mwy byth (Elansky, 2015). Mae haint mewn gerddi preifat yn cael effaith sylweddol ar epidemigau mewn meysydd masnachol. Ym mhob rhanbarth sy'n tyfu tatws yn Rwsia, mae'r ardal lle mae tatws mewn gerddi preifat sawl gwaith yn fwy na chyfanswm arwynebedd caeau cynhyrchwyr mawr. Mewn amgylchedd o'r fath, gellir ystyried gerddi llysiau preifat fel adnodd inocwl byd-eang ar gyfer caeau masnachol. Gadewch i ni geisio nodi'r priodweddau hynny sy'n nodweddiadol o genoteipiau straen mewn gerddi preifat.
Mae plannu rheolaeth nad yw'n hadau a chwarantîn ar datws nwyddau, hadau tomato a geir gan gynhyrchwyr tramor amheus, tyfu tatws a thomatos yn yr hirdymor ar yr un ardaloedd, triniaethau ffwngladdiad amhriodol neu eu habsenoldeb llwyr yn arwain at epiffytoteg difrifol yn y sector preifat, ac mae eu canlyniad yn rhad ac am ddim. croesi, hybridization a ffurfio hosborau mewn gerddi preifat. O ganlyniad, arsylwir amrywiaeth genotypig uchel iawn y pathogen, pan fydd bron pob straen yn unigryw yn ei genoteip (Elansky et al., 2001, 2015). Mae plannu tatws hadau o darddiad genetig amrywiol yn ei gwneud hi'n annhebygol y bydd llinellau clonal sy'n arbenigo i ymosod ar amrywiaeth benodol yn dod i'r amlwg. Mae'r straen a ddewisir mewn achos o'r fath yn amlbwrpas mewn perthynas â'r mathau yr effeithir arnynt, mae gan y mwyafrif ohonynt agos at y nifer uchaf o enynnau ffyrnigrwydd. Mae hyn yn wahanol iawn i'r system o "linellau clonal" sy'n nodweddiadol ar gyfer caeau mawr o fentrau amaethyddol gyda system amddiffyn wedi'i gosod yn iawn rhag malltod hwyr. Mae "llinellau clonal" (pan fydd un math neu fwy o genoteipiau'n cynrychioli pob math o'r pathogen malltod hwyr yn y maes) yn hollbresennol mewn gwledydd lle mae tyfu tatws yn cael ei wneud gan ffermydd mawr yn unig: UDA, yr Iseldiroedd, Denmarc, ac ati. Yn Lloegr, Iwerddon, Gwlad Pwyl, lle mae lleiniau cartref hefyd yn draddodiadol eang tyfu tatws, mae yna hefyd amrywiaeth genotypig uwch mewn gerddi preifat. Ar ddiwedd yr 20fed ganrif, roedd “llinellau clonal” yn gyffredin yn rhannau Asiaidd a Dwyrain Pell Rwsia (Elansky et al., 2001), y mae'n debyg oherwydd y defnydd o'r un mathau o datws i'w plannu yn unig. Yn ddiweddar, dechreuodd y sefyllfa yn y rhanbarthau hyn newid tuag at gynnydd yn amrywiaeth genotypig poblogaethau.
Mae gan ddiffyg triniaethau dwys gyda pharatoadau ffwngladdol ganlyniad uniongyrchol arall - nid oes straen gwrthsefyll yn cronni yn y gerddi. Yn wir, mae ein canlyniadau'n dangos bod straenau sy'n gwrthsefyll metalaxyl i'w cael yn llawer llai aml mewn gerddi preifat nag mewn plannu masnachol.
Mae agosrwydd plannu tatws a thomato, sy'n nodweddiadol ar gyfer gerddi preifat, yn hwyluso mudo straen rhwng y cnydau hyn, ac o ganlyniad yn y degawd diwethaf, ymhlith y straen sydd wedi'u hynysu oddi wrth datws, roedd cyfran y straen sy'n cario'r genyn am wrthwynebiad i fathau o domatos ceirios (T1), a oedd gynt yn nodweddiadol yn unig ar gyfer " tomato "straen. Mae'r straen gyda'r genyn T1 yn y rhan fwyaf o achosion yn ymosodol iawn tuag at datws a thomatos.
Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, dechreuodd malltod hwyr ar domatos ymddangos mewn llawer o achosion yn gynharach nag ar datws. Gall eginblanhigion tomato gael eu pla gan oospores yn y pridd, neu hosborau sy'n bresennol mewn hadau tomato neu'n cadw atynt (Rubin et al., 2001). Yn ystod y 15 mlynedd diwethaf, mae nifer fawr o hadau rhad wedi'u pecynnu, wedi'u mewnforio yn bennaf, wedi ymddangos mewn siopau, y mae'r rhan fwyaf o'r cynhyrchwyr bach wedi newid i'w defnyddio. Gall yr hadau ddod â straen gyda genoteipiau sy'n nodweddiadol o'r rhanbarthau o'u tyfu. Yn y dyfodol, mae'r genoteipiau hyn wedi'u cynnwys yn y broses rywiol mewn gerddi preifat, sy'n arwain at ymddangosiad genoteipiau cwbl newydd.
Felly, gellir nodi bod gerddi preifat yn "bot toddi" byd-eang lle, o ganlyniad i gyfnewid deunydd genetig, mae genoteipiau presennol yn cael eu prosesu ac mae rhai cwbl newydd yn ymddangos. Ar ben hynny, mae eu dewis yn digwydd o dan amodau sy'n wahanol iawn i'r rhai a grëwyd ar gyfer tatws mewn ffermydd mawr: absenoldeb gwasg ffwngladdol, unffurfiaeth amrywogaethol plannu, amlygrwydd planhigion y mae gwahanol fathau o haint firaol a bacteriol yn effeithio arnynt, agosrwydd at domatos a nosweithiau gwyllt, croesi gweithredol a ffurfio hosbis, y posibilrwydd. i hosbores weithredu fel ffynhonnell haint ar gyfer y flwyddyn nesaf.
Mae hyn i gyd yn arwain at amrywiaeth genotypig uchel iawn o boblogaethau iard gefn. O dan amodau epiffytotig, mae malltod hwyr yn ymledu yn gyflym iawn mewn gerddi llysiau ac mae llawer iawn o sborau yn cael eu rhyddhau, sy'n hedfan i blannu masnachol cyfagos. Fodd bynnag, ar ôl mynd i mewn i'r caeau masnachol gyda'r system gywir o dechnoleg amaethyddol a diogelu cemegol, nid oes gan y sborau sydd wedi cyrraedd bron unrhyw gyfle i gychwyn epiffytoteg yn y maes, a hynny oherwydd absenoldeb llinellau clonal sy'n gallu gwrthsefyll ffwngladdiadau ac sy'n arbenigo i'r amrywiaeth wedi'i drin.
Efallai mai ffynhonnell arall o inocwl cynradd yw cloron heintiedig sy'n gaeth mewn eginblanhigion masnachol. Tyfwyd y cloron hyn, fel rheol, mewn caeau â thechnoleg amaethyddol dda ac amddiffyniad cemegol dwys. Mae genoteipiau'r ynysoedd a effeithiodd ar y cloron wedi'u haddasu i ddatblygiad eu hamrywiaeth eu hunain. Mae'r mathau hyn yn sylweddol fwy peryglus ar gyfer plannu masnachol na mewnocwl sy'n tarddu o erddi preifat. Mae canlyniadau ein hastudiaethau hefyd yn cefnogi'r rhagdybiaeth hon. Nid yw poblogaethau sydd wedi'u hynysu o gaeau mawr sydd wedi'u diogelu'n gemegol a thechnoleg amaethyddol dda yn wahanol o ran amrywiaeth genotypig uchel. Yn aml, mae'r rhain yn sawl llinell clonal sy'n hynod ymosodol.
Gall straenau o ddeunydd hadau masnachol fynd i mewn i boblogaethau mewn gerddi llysiau a chymryd rhan yn y prosesau sy'n digwydd ynddynt. Fodd bynnag, mewn gardd lysiau, bydd eu cystadleurwydd yn llawer is nag mewn maes masnachol, a chyn bo hir byddant yn peidio â bodoli ar ffurf llinell glonal, ond gellir defnyddio eu genynnau yn y boblogaeth “ardd”.
Nid yw'r haint sy'n datblygu ar blanhigion "gwirfoddol" ac ar domenni o gloron wedi'u difa yn ystod y cynaeafu mor berthnasol i Rwsia, oherwydd Ym mhrif ranbarthau tyfu tatws yn Rwsia, gwelir rhewi pridd dwfn yn y gaeaf, ac anaml y mae planhigion o gloron sydd wedi gaeafu yn y pridd yn datblygu. Ar ben hynny, fel y dengys ein harbrofion, nid yw'r pathogen malltod hwyr yn goroesi ar dymheredd negyddol hyd yn oed ar gloron sydd wedi cadw eu hyfywedd. Yn y parth cras, lle mae tyfu tatws cynnar yn cael ei ymarfer, mae malltod hwyr yn eithaf prin oherwydd y tymor tyfu sych a phoeth.
Felly, rydym ar hyn o bryd yn arsylwi rhaniad poblogaethau P. infestans yn boblogaethau “caeau” a “gardd”. Fodd bynnag, yn ystod y blynyddoedd diwethaf, arsylwyd ar brosesau sy'n arwain at gydgyfeiriant a chydweithrediad genoteipiau o'r poblogaethau hyn.
Yn eu plith, gellir nodi cynnydd cyffredinol yn llythrennedd cynhyrchwyr bach, ymddangosiad pecynnau bach fforddiadwy o datws hadau, lledaeniad paratoadau ffwngladdol mewn pecynnau bach, a cholli ofn "cemeg" gan y boblogaeth.
Mae sefyllfaoedd yn codi pan, diolch i weithgaredd egnïol un cyflenwr, mae pentrefi cyfan yn cael eu plannu â chloron hadau o'r un amrywiaeth ac yn cael pecynnau bach o'r un plaladdwyr. Gellir tybio y bydd tatws o'r un amrywiaeth i'w cael ar blannu masnachol gerllaw.
Ar y llaw arall, mae rhai cwmnïau masnachu plaladdwyr yn hyrwyddo cynlluniau trin cemegol “cyllideb”. Yn yr achos hwn, mae nifer y triniaethau a argymhellir yn cael eu tanamcangyfrif a chynigir y ffwngladdiadau rhataf, ac nid yw'r pwyslais ar atal datblygiad malltod hwyr hyd at dorri'r topiau, ond ar rywfaint o oedi mewn epiffytig er mwyn cynyddu'r cynnyrch. Mae cyfiawnhad economaidd i gynlluniau o'r fath wrth dyfu tatws nwyddau o ddeunydd hadau gradd isel, pan nad oes unrhyw gwestiwn mewn egwyddor o gael cynnyrch uchel. Fodd bynnag, yn yr achos hwn, mewn cyferbyniad â phoblogaethau'r gerddi, mae cefndir genetig wedi'i lefelu o'r datws yn cyfrannu at ddethol rasys ffisiolegol penodol, sy'n beryglus iawn i'r amrywiaeth hon.
Yn gyffredinol, mae'r tueddiadau tuag at gydgyfeirio dulliau "gardd" a "maes" o gynhyrchu tatws yn ymddangos i ni braidd yn beryglus. Er mwyn atal eu canlyniadau negyddol, yn y sectorau cartref a masnachol, bydd angen rheoli amrywiaeth tatws hadau a'r ystod o ffwngladdiadau a gynigir i berchnogion preifat mewn pecynnau bach, yn ogystal ag olrhain cynlluniau amddiffyn tatws a defnyddio ffwngladdiadau yn y sector masnachol.
Yn ardaloedd y sector preifat, mae datblygiad dwys nid yn unig o falltod hwyr, ond Alternaria hefyd. Nid yw'r rhan fwyaf o berchnogion ffermydd preifat yn cymryd mesurau arbennig i amddiffyn yn erbyn Alternaria, gan gamgymryd datblygiad Alternaria ar gyfer gwywo'r dail yn naturiol neu ddatblygu malltod hwyr. Felly, gyda datblygiad enfawr Alternaria ar amrywiaethau sy'n dueddol i gael y clwy, gall lleiniau cartref fod yn ffynhonnell inocwl ar gyfer plannu masnachol.
Mecanweithiau amrywioldeb
Proses treiglo
Gan fod treigladau yn broses ar hap sy'n mynd ymlaen ag amledd isel, mae treigladau mewn unrhyw locws yn dibynnu ar amlder treiglo'r locws hwn a maint y boblogaeth. Wrth astudio amlder treigladau straenau P. infestans, pennir nifer y cytrefi a dyfir ar gyfryngau maethol dethol ar ôl eu trin â mwtagenau cemegol neu gorfforol. Fel y gwelir o'r data a gyflwynir yn Nhabl 8, gall amlder treiglo'r un straen mewn gwahanol loci fod yn wahanol yn ôl sawl gorchymyn maint. Efallai y bydd amledd uchel treigladau mewn ymwrthedd i fetalaxyl yn un o'r rhesymau dros gronni straen sy'n gallu gwrthsefyll natur ei natur.
Nid yw amlder treigladau digymell neu ysgogedig, a gyfrifir ar sail arbrofion labordy, bob amser yn cyfateb i'r prosesau sy'n digwydd mewn poblogaethau naturiol, am y rhesymau a ganlyn:
1. Gyda gollyngiadau niwclear asyncronig, mae'n amhosibl amcangyfrif amlder treigladau fesul un genhedlaeth niwclear. Felly, mae'r rhan fwyaf o arbrofion yn darparu gwybodaeth yn uniongyrchol yn unig am amlder treigladau, heb wahaniaethu rhwng dau ddigwyddiad mwtanol ac un digwyddiad yn dilyn mitosis.
2. Mae treigladau un cam fel arfer yn lleihau cydbwysedd y genom, felly, ynghyd â chaffael eiddo newydd, mae ffitrwydd cyffredinol yr organeb yn lleihau. Mae gan y mwyafrif o'r treigladau a gafwyd yn arbrofol lai o ymosodol ac nid ydynt yn cael eu cofnodi mewn poblogaethau naturiol. Felly, roedd y cyfernod cydberthynas rhwng graddfa gwrthiant mutants P. infestans i ffwngladdiadau ffenylamid a'r gyfradd twf ar gyfrwng artiffisial ar gyfartaledd (-0,62), ac roedd y gwrthiant i ffwngladdiadau ac ymosodol ar ddail tatws (-0,65) (Derevyagina et al. , 1993), sy'n dynodi ffitrwydd isel y mutants. Ynghyd â threigladau mewn gwrthiant i dimethomorff, gwelwyd gostyngiad sydyn mewn hyfywedd (Bagirova et al., 2001).
3. Mae mwyafrif y treigladau digymell ac ysgogedig yn enciliol ac nid ydynt yn amlygu eu hunain yn ffenotypig mewn arbrofion, ond maent yn gronfa gudd o amrywioldeb mewn poblogaethau naturiol. Mae straen mwtanol sydd wedi'i ynysu mewn arbrofion labordy yn cario treigladau dominyddol neu led-ddominyddol (Kulish a Dyakov, 1979). Yn ôl pob tebyg, mae diploidy niwclear yn egluro ymdrechion aflwyddiannus i gael mutants o dan ddylanwad arbelydru UV sy'n ffyrnig ar amrywiaethau a oedd yn gwrthsefyll yn flaenorol (McKee, 1969). Yn ôl cyfrifiadau’r awdur, gall treigladau o’r fath ddigwydd gydag amledd o lai nag 1: 500000. Gall trosglwyddo treigladau enciliol i gyflwr homosygaidd, wedi'i fynegi'n ffenotypig ddigwydd oherwydd ailgyfuniad rhywiol neu anrhywiol (gweler isod). Fodd bynnag, hyd yn oed yn yr achos hwn, gall y treiglad gael ei guddio gan alelau amlycaf y niwclysau math gwyllt yn y myceliwm cenotig (aml-gylchog) a'i osod yn ffenotypig yn unig wrth ffurfio sŵosores mononiwclear.
Tabl 8. Amlder treigladau P. infestans i sylweddau sy'n atal twf o dan weithred nitrosomethylurea (Dolgova, Dyakov, 1986; Bagirova et al., 2001)
Cysylltiad | Amledd treiglo |
Oxytetracycline | 6,9 10 x-8 |
Blasticidin S. | 7,2 10 x-8 |
Streptomycin | 8,3 x10-8 |
Trichothecin | 1,8 10 x-8 |
Cycloheximide | 2,1 10 x-8 |
Daaconil | <4 x 10-8 |
Dimethomorph | 6,3 10 x-7 |
Metalaxil | 6,9 10 x-6 |
Mae maint y boblogaeth hefyd yn chwarae rhan bendant yn ymddangosiad treigladau digymell. Mewn poblogaethau mawr iawn, lle mae nifer y celloedd N> 1 / a, lle mae'r gyfradd treiglo, mae'r treiglad yn peidio â bod yn ffenomen ar hap (Kvitko, 1974).
Mae cyfrifiadau'n dangos, gyda phla ar gyfartaledd o gae tatws (35 smotyn i bob planhigyn), bod sborau 8x1012 yn cael eu ffurfio bob dydd ar un hectar (Dyakov a Suprun, 1984). Yn ôl pob tebyg, mae poblogaethau o'r fath yn cynnwys yr holl fwtaniadau a ganiateir gan y math o gyfnewidfa ym mhob locws. Bydd hyd yn oed treiglad prin, sy'n digwydd gydag amledd o 10-9, yn cael ei gaffael gan fil o unigolion allan o filiynau sy'n byw ar un hectar o gae tatws. Ar gyfer treigladau sy'n digwydd gydag amledd uwch (er enghraifft, 10-6), mewn poblogaeth o'r fath, gall treigladau pâr amrywiol ddigwydd bob dydd (ar ddau loci ar yr un pryd), h.y. bydd y broses mutiwlaidd yn disodli ailgyfuno.
Ymfudiadau
Ar gyfer P. infestans, gwyddys am ddau brif fath o fudo: cau pellteroedd (o fewn cae tatws neu gaeau cyfagos) trwy daenu sŵosorangia gan geryntau aer neu chwistrell law, ac i bellteroedd maith - gyda phlannu cloron neu ffrwythau tomato wedi'u cludo. Mae'r dull cyntaf yn darparu ar gyfer ehangu ffocws y clefyd, yr ail - creu ffocysau newydd mewn lleoedd sy'n bell o'r cynradd.
Mae lledaeniad yr haint â chloron a ffrwythau tomato nid yn unig yn cyfrannu at ymddangosiad y clefyd mewn lleoedd newydd, ond hefyd yw prif ffynhonnell amrywiaeth genetig mewn poblogaethau. Yn rhanbarth Moscow, mae tatws yn cael eu tyfu, yn dod o wahanol ranbarthau yn Rwsia a Gorllewin Ewrop. Deuir â ffrwythau tomato o ranbarthau deheuol Rwsia (Rhanbarth Astrakhan, Tiriogaeth Krasnodar, Gogledd y Cawcasws). Mae hadau tomato, a all hefyd wasanaethu fel ffynonellau haint (Rubin et al., 2001), hefyd yn cael eu mewnforio o ranbarthau deheuol Rwsia, China, gwledydd Ewropeaidd a gwledydd eraill.
Yn ôl cyfrifiadau gan E. Mayr (1974), anaml y mae newidiadau genetig mewn poblogaeth leol a achosir gan dreigladau yn fwy na 10-5 y locws, tra mewn poblogaethau agored, mae'r cyfnewid oherwydd gwrth-lif genynnau o leiaf 10-3 - 10-4.
Mae ymfudo mewn cloron heintiedig yn gyfrifol am fynediad P. infestans i Ewrop, gan ymledu i bob rhanbarth o'r byd lle mae tatws yn cael eu tyfu; nhw achosodd y newidiadau poblogaeth mwyaf difrifol. Ymddangosodd malltod hwyr ar datws ar diriogaeth Ymerodraeth Rwsia bron ar yr un pryd â'i ymddangosiad yng Ngorllewin Ewrop.
Ers i'r afiechyd gael ei nodi gyntaf ym 1846-1847 yn Nhaleithiau'r Baltig a dim ond yn y blynyddoedd dilynol ymledodd ym Melarus a rhanbarthau gogledd-orllewinol Rwsia, mae ei darddiad yng Ngorllewin Ewrop yn amlwg. Nid yw'r ffynhonnell gyntaf o falltod hwyr yn yr Hen Fyd mor amlwg. Mae'r rhagdybiaeth a ddatblygwyd gan Fry et al. (Fry et al., 1992; Fry, Goodwin, 1995, Goodwin et al., 1994) yn awgrymu i'r paraseit ddod yn gyntaf o Fecsico i Ogledd America, lle ymledodd trwy gnydau, ac yna cafodd ei gludo i Orllewin Ewrop. (ffig. 7).
O ganlyniad i'r drifft dro ar ôl tro (effaith ddwbl y "dagfa"), fe gyrhaeddodd clonau sengl i Ewrop, ac achosodd eu plant bandemig ledled holl diriogaeth yr Hen Fyd, lle mae tatws yn cael eu tyfu. Fel tystiolaeth ar gyfer y rhagdybiaeth hon, mae'r awduron yn dyfynnu, yn gyntaf, digwyddiad hollbresennol dim ond un math o baru (A1) ac, yn ail, homogenedd genoteipiau'r straenau a astudiwyd o wahanol ranbarthau (mae pob un ohonynt yn seiliedig ar farcwyr moleciwlaidd, gan gynnwys 2 loci isozyme, patrymau olion bysedd DNA, a mae strwythur DNA mitochondrial yn union yr un fath, ac yn cyfateb i'r clôn US-1 a ddisgrifir yn UDA). Fodd bynnag, mae rhywfaint o ddata yn codi amheuon ynghylch o leiaf rai o ddarpariaethau'r rhagdybiaeth a nodwyd. Dangosodd dadansoddiad o DNA mitochondrial P. infestans a oedd wedi'i ynysu o samplau tatws llysieufa a heintiwyd yn ystod y cyfnod epiffytig cyntaf yn yr 40au eu bod yn wahanol yn strwythur DNA mitochondrial i glôn US-1, a oedd, felly, o leiaf. nid yr unig ffynhonnell haint yn Ewrop (Ristaino et al, 2001).
Gwaethygodd y sefyllfa falltod hwyr eto yn 80au’r XXfed ganrif. Mae'r newidiadau canlynol wedi digwydd:
1) Mae ymddygiad ymosodol cyfartalog y boblogaeth wedi cynyddu, sydd wedi arwain, yn benodol, at ymlediad eang y ffurf fwyaf niweidiol o falltod hwyr - difrod i'r petioles a'r coesau.
2) Bu newid yn amser malltod hwyr ar datws - o ddiwedd mis Gorffennaf i ddechrau mis Gorffennaf a hyd yn oed hyd ddiwedd mis Mehefin.
3) Mae'r math paru A2, a oedd gynt yn absennol yn yr Hen Fyd, wedi dod yn hollbresennol.
Rhagflaenwyd y newidiadau gan ddau ddigwyddiad: y defnydd enfawr o'r metalacsyl ffwngladdiad newydd (Schwinn a Staub, 1980) ac ymddangosiad Mecsico fel allforiwr tatws yn y byd (Niederhauser, 1993). Yn unol â hyn, cyflwynwyd dau reswm dros newidiadau yn y boblogaeth: trosi'r math paru o dan ddylanwad metalaxyl (Ko, 1994) a chyflwyniad enfawr straen newydd gyda chloron heintiedig o Fecsico (Fry a Goodwin, 1995). Er y cafwyd cydgyfeiriadau o fathau paru o dan ddylanwad metalaxyl nid yn unig gan Ko, ond hefyd mewn gweithiau a wnaed yn labordy Prifysgol Talaith Moscow (Savenkova, Chherepennicova-Anikina, 2002), mae'n well yr ail ragdybiaeth. Ynghyd ag ymddangosiad yr ail fath o baru, digwyddodd newidiadau difrifol yn genoteipiau straenau P. infestans Rwsiaidd, gan gynnwys mewn genynnau niwtral (isozyme a RFLP loci), yn ogystal ag yn strwythur DNA mitochondrial. Ni ellir egluro cymhleth y newidiadau hyn trwy weithred metalaxyl; yn hytrach, mewnforiwyd straen enfawr o Fecsico, a ddadleolodd yr hen straenau (US-1997), gan fod yn fwy ymosodol (Kato et al., 1), gan ddod yn drech yn y poblogaethau. Digwyddodd y newid yng nghyfansoddiad poblogaethau Ewropeaidd mewn cyfnod byr iawn - rhwng 1980 a 1985 (Fry et al., 1992). Ar diriogaeth yr hen Undeb Sofietaidd, darganfuwyd “straenau newydd” mewn casgliadau o Estonia ym 1985, hynny yw, yn gynharach nag yng Ngwlad Pwyl a’r Almaen (Goodwin et al., 1994). Y tro diwethaf i'r "hen straen US-1" yn Rwsia gael ei ynysu oddi wrth domato heintiedig yn rhanbarth Moscow ym 1993 (Dolgova et al., 1997). Hefyd yn Ffrainc, darganfuwyd “hen” straen mewn plannu tomato tan ddechrau'r 90au, hynny yw, ar ôl iddynt ddiflannu ers amser maith ar datws (Leberton ac Andrivon, 1998). Effeithiodd newidiadau mewn straenau P. infestans ar lawer o nodweddion, gan gynnwys y rhai o bwysigrwydd ymarferol mawr, a chynyddu niweidiolrwydd malltod hwyr.
Ailgyfuno rhywiol
Er mwyn i ailgyfuno rhywiol gyfrannu at amrywioldeb, mae'n angenrheidiol, yn gyntaf, presenoldeb dau fath o baru yn y boblogaeth mewn cymhareb sy'n agos at 1: 1, ac, yn ail, presenoldeb yr amrywioldeb cychwynnol yn y boblogaeth.
Mae'r gymhareb mathau o baru yn amrywio'n fawr mewn gwahanol boblogaethau a hyd yn oed mewn gwahanol flynyddoedd mewn un boblogaeth (Tabl 9,10, 90). Nid yw'r rhesymau dros newidiadau mor ddifrifol yn amlder mathau paru mewn poblogaethau (fel, er enghraifft, yn Rwsia neu yn Israel ar ddechrau'r 2002au y ganrif ddiwethaf) yn hysbys, ond credir bod hyn oherwydd cyflwyno clonau mwy cystadleuol (Cohen, XNUMX).
Mae rhywfaint o ddata anuniongyrchol yn nodi cwrs y broses rywiol mewn rhai blynyddoedd ac mewn rhai rhanbarthau:
1) Dangosodd astudiaethau o boblogaethau o ranbarth Moscow, mewn 13 o boblogaethau lle'r oedd cyfran y math paru A2 yn llai na 10%, mai cyfanswm yr amrywiaeth genetig a gyfrifwyd ar gyfer tri loci isozyme oedd 0,08, ac mewn 14 o boblogaethau lle roedd cyfran yr A2 yn uwch na hynny. 30%, roedd amrywiaeth genetig ddwywaith mor uchel (0,15) (Elansky et al., 1999). Felly, po uchaf yw'r tebygolrwydd o gyfathrach rywiol, y mwyaf yw amrywiaeth genetig y boblogaeth.
2) Gwelwyd y berthynas rhwng cymhareb y mathau paru mewn poblogaethau a dwyster ffurfiant hosbis yn Israel (Cohen et al., 1997) ac yn yr Iseldiroedd
(Flier et al., 2004). Mae ein hastudiaethau wedi dangos, mewn poblogaethau lle mae ynysu gyda'r math paru A2 yn cyfrif am 62, 17, 9, a 6%, darganfuwyd hosborau mewn 78, 50, 30, a 15% o'r dail tatws wedi'u dadansoddi (gyda 2 smotyn neu fwy), yn y drefn honno.
Roedd samplau â 2 smotyn neu fwy yn sylweddol amlach yn cynnwys hosborau na samplau ag 1 smotyn (32 a 14% o samplau, yn y drefn honno) (Apryshko et al., 2004).
Roedd hosborau yn llawer mwy cyffredin yn dail haen ganol ac isaf y planhigyn tatws (Mytsa et al., 2015; Elansky et al., 2016).
3) Mewn rhai rhanbarthau, darganfuwyd genoteipiau unigryw, y mae eu digwyddiad yn gysylltiedig ag ailgyfuno rhywiol. Felly, yng Ngwlad Pwyl ym 1989 ac yn Ffrainc yn 1990, mae'n straen homosygaidd ar gyfer y glwcos-6-
isomerase ffosffad (GPI 90/90). Ers yn flaenorol dim ond 10/90 heterozygot y daethpwyd ar eu traws am 100 mlynedd, mae homosylwedd yn cael ei briodoli i ailgyfuno rhywiol (Sujkowski et al., 1994). Yng Ngholombia (UDA), mae ynysoedd sy'n cyfuno A2 â GPI 100/110 ac A1 â GPI 100/100 yn gyffredin, fodd bynnag, ar ddiwedd tymor 1994 (Awst 16 a Medi 9), mae straen gyda genoteipiau ailgyfunol (A1 GPI 100/110 ac A2 GPI 100/100) (Miller et al., 1997).
4) Mewn rhai poblogaethau o Wlad Pwyl (Sujkowski et al., 1994) a Gogledd y Cawcasws (Amatkhanova et al., 2004), mae dosbarthiad loci DNA olion bysedd a loci protein allozyme yn cyfateb i ddosbarthiad Hardy-Weinberg, sy'n nodi
am y gyfran uchel o gyfraniad ailgyfuno rhywiol at amrywioldeb poblogaethau. Mewn rhanbarthau eraill yn Rwsia, ni ddarganfuwyd unrhyw ohebiaeth â dosbarthiad Hardy-Weinberg mewn poblogaethau, ond dangoswyd presenoldeb disequilibrium cyswllt, gan nodi amlygrwydd atgynhyrchu clonal (Elansky et al., 1999).
5) Roedd amrywiaeth genetig (GST) rhwng straenau â gwahanol fathau o baru (A1 ac A2) yn is na rhwng gwahanol boblogaethau (Sujkowski et al., 1994), sy'n dynodi croesau rhywiol yn anuniongyrchol.
Ar yr un pryd, ni all cyfraniad ailgyfuno rhywiol i amrywiaeth poblogaeth fod yn uchel iawn. Cyfrifwyd y cyfraniad hwn ar gyfer poblogaethau rhanbarth Moscow (Elansky et al., 1999). Yn ôl cyfrifiadau Lewontin (1979), mae "ailgyfuno, sy'n gallu cynhyrchu amrywiadau newydd o ddau loci gydag amledd nad yw'n fwy na chynnyrch eu heterosyosogrwydd, yn dod yn effeithiol dim ond os yw gwerthoedd heterozygosity ar gyfer y ddau ale yn uchel eisoes."
Gyda chymhareb y ddau fath o baru, sy'n nodweddiadol ar gyfer rhanbarth Moscow, yn hafal i 4: 1, yr amledd ailgyfuno fydd 0,25. Y tebygolrwydd y bydd straen wedi'i groesi yn heterosygaidd ar gyfer dau o'r tri loci isozyme a astudiwyd yn y poblogaethau a astudiwyd oedd 0,01 (2 straen allan o 177). Felly, ni ddylai'r tebygolrwydd y bydd heterozygotau dwbl yn digwydd o ganlyniad i ailgyfuno fod yn fwy na'u cynnyrch wedi'i luosi â'r tebygolrwydd o groesi (0,25x0,02x0,02) = 10-4, h.y. nid yw ailgyfuno rhywiol fel arfer yn disgyn i'r sampl o straen a astudiwyd. Gwnaed y cyfrifiadau hyn ar gyfer poblogaethau o ranbarth Moscow a nodweddir gan amrywioldeb cymharol uchel. Mewn poblogaethau monomorffig fel y rhai Siberia, ni all y broses rywiol, hyd yn oed os yw'n digwydd mewn poblogaethau unigol, ddylanwadu ar eu hamrywiaeth genetig.
Yn ogystal, nodweddir P. infestans gan gamliniad cromosom yn aml mewn meiosis, sy'n arwain at aneuploidy (Carter et al., 1999). Mae aflonyddwch o'r fath yn lleihau ffrwythlondeb yr hybridau.
Ailgyfuno parasexual, trosi genynnau mitotig
Mewn arbrofion ar ymasiad straenau P. infestans â threigladau o wrthwynebiad i wahanol atalyddion twf, darganfuwyd ymddangosiad misolates sy'n gwrthsefyll y ddau atalydd (Shattock a Shaw, 1975; Dyakov, Kuzovnikova, 1974; Kulish, Dyakov,
1979). Cododd straenau sy'n gwrthsefyll dau atalydd twf o ganlyniad i heterokaryotization y myceliwm, ac yn yr achos hwn fe wnaethant glirio yn ystod atgenhedlu gan sŵosores mononiwclear (Judelson, Ge Yang, 1998), neu ni wnaethant hollti mewn epil monozoosporous, oherwydd bod ganddynt tetraploid (gan fod yr ynysoedd cychwynnol yn diploid) niwclysau (K , 1979). Diploidau heterosygaidd wedi'u gwahanu ar amledd isel iawn oherwydd haploidization, nondisjunction cromosom, a chroesi mitotig drosodd (Poedinok et al., 1982). Gellid cynyddu amlder y prosesau hyn gyda chymorth rhai effeithiau ar diploidau heterosygaidd (er enghraifft, arbelydru UV sborau sy'n egino).
Er bod ffurfio hybrid llystyfol â gwrthiant dwbl yn digwydd nid yn unig mewn vitro, ond hefyd mewn cloron tatws sydd wedi'u heintio â chymysgedd o fwtaniaid (Kulish et al., 1978), mae'n eithaf anodd asesu rôl ailgyfuno parasexual wrth gynhyrchu genoteipiau newydd mewn poblogaethau. Mae amlder ffurfio segregants oherwydd haploidization, nondisjunction cromosomau a chroesi mitotig drosodd heb effeithiau arbennig yn ddibwys (llai na 10-3).
Efallai y bydd ymddangosiad gwahanwyr homosygaidd straenau heterosygaidd yn seiliedig ar groesi mitotig drosodd a throsi genynnau mitotig, sydd yn P. sojae yn digwydd gydag amledd o 3 x 10-2 i 5 x 10-5 y locws, yn dibynnu ar y straen (Chamnanpunt et al. , 2001).
Er bod amlder digwyddiadau heterokaryonau a diploidau heterosygaidd yn annisgwyl o uchel (gan gyrraedd degau o y cant), dim ond pan fydd diwylliannau mwtant a geir o'r un straen yn digwydd y mae'r broses hon yn digwydd. Wrth ddefnyddio gwahanol fathau sydd wedi'u hynysu oddi wrth natur, nid yw heterokaryotization yn digwydd (neu'n digwydd gydag amledd isel iawn) oherwydd presenoldeb anghydnawsedd llystyfol (Poedinok a Dyakov, 1981; Anikina et al., 1997b; Cherepennikova-Anikina et al., 2002). O ganlyniad, gellir lleihau rôl ailgyfuno parasexual yn unig i ailgyfuno mewngreuanol mewn niwclysau heterosygaidd a throsglwyddo genynnau unigol i gyflwr homosygaidd heb broses rywiol. Gall y broses hon fod o arwyddocâd epidemiolegol mewn straenau â threigladau ymwrthedd ffwngladdiad enciliol neu led-ddominyddol. Bydd ei drosglwyddo i gyflwr homosygaidd oherwydd y broses barasexual yn cynyddu ymwrthedd cludwr y treiglad (Dolgova, Dyakov, 1986).
Ymyrraeth genynnau
Mae rhywogaethau heterothalaidd Phytophthora yn gallu rhyngfridio â ffurfio hosborau hybrid (gweler Vorob'eva a Gridnev, 1983; Sansome et al., 1991; Veld et al., 1998). Roedd hybrid naturiol y ddwy rywogaeth Phytophthora mor ymosodol nes iddo ladd miloedd o alders yn y DU (Brasier et al., 1999). Gall P. infestans ddigwydd gyda rhywogaethau eraill o'r genws (P. erythroseptica, P. nicotianae, P. Cactorum, ac ati) ar blanhigion cynnal cyffredin ac yn y pridd, ond prin yw'r wybodaeth yn y llenyddiaeth am y posibilrwydd o hybrid rhyngserol. O dan amodau labordy, cafwyd hybrid rhwng P. infestans a P. Mirabilis (Goodwin a Fry, 1994).
Tabl 9. Mae cyfran y straenau P. infestans â math paru A2 mewn gwahanol wledydd y byd yn y cyfnod rhwng 1990 a 2000 (yn ôl data ffynonellau a gwefannau llenyddiaeth agored www.euroblight.net, www.eucablight.org)
Gwlad | 1990 | 1991 | 1992 | 1993 | 1994 | 1995 | 1996 | 1997 | 1998 | 1999 | 2000 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Belarus | 33 (12) | 34 (29) | |||||||||
Gwlad Belg | 15 (49 *) | 6 (66) | 20 (86) | ||||||||
Ecuador | 0 (13) | 0 (12) | 0 (19) | 0 (21) | 12 (41) | 25 (39) | 15 (75) | 22 (73) | 25 (68) | 0 (35) | |
Estonia | 8 (12) | ||||||||||
Lloegr | 4 (26) | 3 (630) | 9 (336) | ||||||||
Ffindir | 0 (15) | 19 (117) | 12 (16) | 21 (447) | 6 (509) | 9 (432) | 43 (550) | ||||
Ffrainc | 0 (35) | 0 (56) | 0 (83) | 0 (67) | 0 (86) | 2 (135) | 7 (156) | 6 (123) | 0 (73) | 0 (285) | 0 (135) |
Hwngari | 72 (32) | ||||||||||
Iwerddon | 4 (145) | ||||||||||
Gogledd. Iwerddon | 10 (41) | 9 (58) | 1 (106) | 0 (185) | 0 (18) | 0 (56) | 0 (35) | 0 (26) | |||
Yr Iseldiroedd | 7 (41) | 5 (276) | 24 (377) | 44 (353) | 23 (185) | ||||||
Норвегия | 25 (446) | 28 (156) | 8 (39) | 18 (257) | 38 (197) | ||||||
Peru | 0 (34, 1984 -86) | 0 (287, 1997-98) | 0 (112) | 0 (66) | |||||||
Gwlad Pwyl | 19 (180) | 21 (142) | 33 (256) | 26 (149) | 35 (70) | ||||||
Yr Alban | 25 (147) | 11 (163) | 22 (189) | 5 (22) | |||||||
Швеция | 25 (263) | 62 (258) | 49 (163) | ||||||||
Cymru | 0 (16) | 7 (97) | 0 (48) | 0 (25) | |||||||
Korea | 36 (42) | 10 (130) | 15 (98) | ||||||||
Tsieina | 20 (142, 1995-98) | 0 (6) | 0 (8) | 0 (35) | |||||||
Colombia | 0 (40, 1994-2000) | ||||||||||
Uruguay | 100 (25, 1998-99) | ||||||||||
Moroco | 60 (108, 1997-2000) | 52 (25) | 42 (40) | ||||||||
Сербия | 76 (37) | ||||||||||
Mecsico (Toluca) | 28 (292, 1988-89) | 50 (389, 1997-98) |
Tabl 10. Mae cyfran y straenau P. infestans â math paru A2 mewn gwahanol wledydd y byd yn y cyfnod rhwng 2000 a 2011
Gwlad | 2001 | 2002 | 2003 | 2004 | 2005 | 2006 | 2007 | 2008 | 2009 | 2010 | 2011 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Австрия | 65 (83) | ||||||||||
Belarus | 42 (78) | ||||||||||
Gwlad Belg | 20 (102 *) | 4 (32) | 50 (14) | 25 (16) | 62 (13) | 54 (26) | 70 (54) | 30 (23) | 29 (35) | 62 (71) | 45 (49) |
Swistir | 89 (19) | ||||||||||
Чехия | 35 (31) | 54 (64) | 38 (174) | 12 (80) | |||||||
Yr Almaen | 95 (53) | ||||||||||
Denmarc | 48 (52) | ||||||||||
Ecuador | 5 (178) | 6 (108) | 9 (121) | 18 (94) | 2 (44) | 0 (66) | 5 (47) | ||||
Estonia | 54 (25) | 0 (24) | 33 (62) | 45 (140) | 25 (100) | 12 (103) | |||||
Lloegr | 4 (47) | 10 (96) | 31 (55) | 55 (790) | 68 (862) | 70 (552) | 68 (299) | ||||
Ffindir | 47 (162) | 12 (218) | 42 | ||||||||
Ffrainc | 0 (186) | 4 (108) | 8 (61) | 22 (103) | 33 (303) | 65 (378) | 74 (331) | 75 (125) | 75 (12) | ||
Hwngari | 48 (27) | 48 (90) | 9 | 7 | |||||||
Gogledd. Iwerddon | 0 (38) | 0 (58) | 0 (40) | 0 (24) | 5 (54) | 0 (18) | 27 (578) | 45 (239) | 36 (213) | 82 (60) | 10 (80) |
Yr Iseldiroedd | 66 (24) | 93 (15) | 91 (11) | ||||||||
Норвегия | 39 (328) | 3 (115) | 12 (19) | ||||||||
Peru | 0 (36) | ||||||||||
Gwlad Pwyl | 25 (46) | 10 (30) | 85 (20) | 38 (44) | 75 (66) | 55 (56) | 65 (35) | 72 (81) | 85 (21) | ||
Yr Alban | 3 (213) | 2 (474) | 24 (135) | 86 (337) | 88 (386) | 74 (172) | |||||
Швеция | 60 (277) | 39 (87) | |||||||||
Slofacia | 0 (36) | 14 (26) | 62 (26) | 0 (26) | |||||||
Cymru | 25 (12) | 68 (106) | 80 (88) | 92 (143) | 75 (45) | ||||||
Korea | 46 (26) | ||||||||||
Brasil | 0 (49) | 0 (30) | |||||||||
Tsieina | 10 (30) | 0 (6) | 0 (6) | ||||||||
Vietnam | 0 (294, 2003-04) | ||||||||||
Uganda | 0 (8) |
Dynameg cyfansoddiad genotypig poblogaethau
Gall newidiadau yng nghyfansoddiad genotypig poblogaethau P. infestans ddigwydd o dan ddylanwad mudo clonau newydd o ranbarthau eraill, arferion amaethyddol (newid amrywiaethau, defnyddio ffwngladdiadau), ac amodau tywydd. Mae dylanwadau allanol yn effeithio ar wahanol glonau ar wahanol gyfnodau yn y cylch bywyd; felly, mae poblogaethau bob blwyddyn yn profi newidiadau cylchol yn amleddau genynnau sy'n destun dewis, oherwydd newid yn rôl amlycaf drifft a dethol genynnau.
Dylanwad yr amrywiaeth
Mae mathau newydd sydd â genynnau effeithiol ar gyfer gwrthiant fertigol (R-genynnau) yn ffactor dethol pwerus, gan ddewis clonau â genynnau ffyrnigrwydd cyflenwol ym mhoblogaethau P. infestans. Yn absenoldeb ymwrthedd di-nod yn yr amrywiaeth tatws, sy'n rhwystro twf y boblogaeth pathogen, mae'r broses o newid y clonau amlycaf yn y boblogaeth yn digwydd yn gyflym iawn. Felly, ar ôl lledaenu amrywiaeth Domodedovsky yn rhanbarth Moscow, sydd â'r genyn gwrthiant R3, cynyddodd amlder clonau ffyrnig ar gyfer yr amrywiaeth hon o 0,2 i 0,82 mewn blwyddyn (Dyakov a Derevjagina, 2000).
Fodd bynnag, mae'r newid yn amleddau genynnau ffyrnigrwydd (pathoteipiau) mewn poblogaethau yn digwydd nid yn unig o dan ddylanwad mathau o datws wedi'u trin. Er enghraifft, ym Melarus tan 1977, roedd clonau â genynnau ffyrnigrwydd 1 a 4 yn dominyddu, a achoswyd gan dyfu mathau tatws gyda genynnau gwrthiant R1 a R4 (Dorozhkin, Belskaya, 1979). Fodd bynnag, ar ddiwedd 70au’r 2002fed ganrif, ymddangosodd clonau â gwahanol enynnau ffyrnigrwydd a’u cyfuniadau, ac ni ddefnyddiwyd y genynnau gwrthiant cyflenwol erioed mewn bridio tatws (genynnau ffyrnigrwydd ychwanegol) (Ivanyuk et al., XNUMX). Y rheswm dros ymddangosiad clonau o'r fath, mae'n debyg, yw ymfudiad i Ewrop i ddeunydd heintus o Fecsico gyda chloron tatws. Gartref, datblygodd y clonau hyn nid yn unig ar datws wedi'u tyfu, ond hefyd ar rywogaethau gwyllt sy'n cario amrywiaeth o enynnau gwrthiant, felly, roedd y cyfuniad o lawer o enynnau ffyrnigrwydd yn y genom yn angenrheidiol er mwyn goroesi yn yr amodau hynny.
Fel ar gyfer mathau sydd ag ymwrthedd di-nod, maent, trwy leihau cyfradd atgynhyrchu'r pathogen, yn gohirio esblygiad ei phoblogaethau, sydd, fel y soniwyd eisoes, yn swyddogaeth rhif. Gan fod ymosodol yn polygenig, mae clonau sy'n cynnwys nifer fwy o enynnau ar gyfer "ymosodol" yn cronni po gyntaf yr uchaf yw maint y boblogaeth. Felly, nid yw rasys ymosodol iawn yn gynnyrch o addasiad i fathau wedi'u trin sydd ag ymwrthedd di-nod, ond, i'r gwrthwyneb, maent yn fwy tebygol o gael eu canfod wrth blannu mathau sy'n dueddol o gael y clefyd ac sy'n cronni sborau parasitiaid.
Felly, yn Rwsia, darganfuwyd y poblogaethau mwyaf ymosodol o P. Infestans ym mharthau epiffytotïau blynyddol (poblogaethau o ranbarthau Sakhalin, Leningrad a Bryansk). Roedd ymosodol y poblogaethau hyn yn uwch na'r un Mecsicanaidd (Filippov et al., 2004).
Yn ogystal, mae llai o hosborau yn cael eu ffurfio yn dail y mathau gwrthsefyll nag mewn rhai sy'n dueddol i gael y clefyd (Hanson a Shattock, 1998), hynny yw, mae gwrthiant di-nod yr amrywiaeth hefyd yn lleihau galluoedd ailgyfuno'r paraseit a'r posibilrwydd o ddulliau gaeafu amgen.
Dylanwad ffwngladdiadau
Mae ffwngladdwyr nid yn unig yn lleihau nifer y ffyngau ffytopathogenig, h.y. effeithio ar nodweddion meintiol eu poblogaethau, ond gallant hefyd newid amleddau genoteipiau unigol, h.y. dylanwadu ar gyfansoddiad ansoddol poblogaethau. Ymhlith y dangosyddion pwysicaf o boblogaethau sy'n newid o dan ddylanwad ffwngladdiadau mae'r canlynol: newidiadau mewn ymwrthedd i ffwngladdiadau, newidiadau mewn ymddygiad ymosodol a ffyrnigrwydd, a newidiadau mewn systemau bridio.
Dylanwad ffwngladdiadau ar wrthwynebiad ac ymddygiad ymosodol poblogaethau
Mae graddfa'r dylanwad hwn yn cael ei bennu, yn gyntaf oll, yn ôl y math o ffwngladdiad a ddefnyddir, y gellir ei rannu'n amodol yn polysite, oligosite a monosite.
Mae'r cyntaf yn cynnwys y rhan fwyaf o ffwngladdiadau cyswllt. Mae ymwrthedd iddynt (os yw'n bosibl o gwbl) yn cael ei reoli gan nifer fawr o enynnau mynegiannol gwan iawn. Mae'r priodweddau hyn yn pennu absenoldeb newidiadau gweladwy yn ymwrthedd y boblogaeth ar ôl triniaeth â ffwngladdiadau (er mewn rhai arbrofion, cafwyd rhywfaint o gynnydd mewn gwrthiant). Mae'r boblogaeth ffwngaidd a gedwir ar ôl chwistrellu â ffwngladdiadau cyswllt yn cynnwys dau grŵp o straen:
1) Straen wedi'i gadw mewn rhannau o blanhigion nad ydyn nhw'n cael eu trin â'r cyffur. Gan na fu unrhyw gyswllt â'r ffwngladdiad, nid yw ymddygiad ymosodol a gwrthiant y straenau hyn yn newid.
2) Straen mewn cysylltiad â'r ffwngladdiad, yr oedd ei grynodiad yn y mannau cyswllt yn is na'r angheuol. Fel y soniwyd uchod, nid yw gwrthiant y rhan hon o'r boblogaeth yn newid, fodd bynnag, oherwydd effaith niweidiol rhannol y ffwngladdiad hyd yn oed mewn crynodiad isbrydal ar metaboledd y gell ffwngaidd, y ffitrwydd cyffredinol a'i gydran barasitig, ymosodol, lleihau (Derevyagina a Dyakov, 1990).
Felly, mae gan hyd yn oed rhan o'r boblogaeth nad yw wedi marw, sy'n agored i gysylltiad â'r ffwngladdiad, ymddygiad ymosodol gwan ac ni all fod yn ffynhonnell epiffytoteg. Felly, mae triniaeth ofalus sy'n lleihau amlder cyfran y boblogaeth nad ydynt mewn cysylltiad â'r ffwngladdiad yn amod ar gyfer llwyddiant mesurau amddiffynnol. Mae ymwrthedd i ffwngladdiadau oligosite yn cael ei reoli gan sawl genyn ychwanegyn.
Mae treiglo pob genyn yn arwain at rywfaint o gynnydd mewn gwrthiant, ac mae graddfa gyffredinol y gwrthiant yn ganlyniad i ychwanegu treigladau o'r fath. Felly, mae'r cynnydd mewn gwrthiant yn digwydd fesul cam. Enghraifft o gynnydd cam wrth wrthwynebiad yw treigladau mewn ymwrthedd i'r dimethomorff ffwngladdiad, a ddefnyddir yn helaeth i amddiffyn tatws rhag malltod hwyr. Mae ymwrthedd dimethomorph yn polygenig ac yn ychwanegyn. Mae treiglad un cam yn cynyddu ymwrthedd ychydig.
Mae pob treiglad dilynol yn lleihau maint y targed ac, o ganlyniad, amlder treigladau dilynol (Bagirova et al., 2001). Mae'r cynnydd yng ngwrthwynebiad cyfartalog y boblogaeth ar ôl triniaethau lluosog â ffwngladdiad oligosite yn digwydd yn gam wrth gam ac yn raddol. Mae cyfradd y broses hon yn cael ei phennu gan o leiaf dri ffactor: amlder treiglo genynnau gwrthiant, cyfernod gwrthiant (cymhareb dos angheuol straen gwrthsefyll mewn perthynas ag un sensitif) ac effaith treigladau mewn genynnau gwrthiant ar ffitrwydd.
Mae amlder pob treiglad dilynol yn is na'r un blaenorol; felly, mae gan y broses natur dampio (Bagirova et al., 2001). Fodd bynnag, os yw prosesau ailgyfuno (rhywiol neu barasrywiol) yn digwydd mewn poblogaeth, yna mae'n bosibl cyfuno gwahanol dreigladau rhieni mewn straen hybrid a chyflymu'r broses. Felly, mae poblogaethau panmix yn caffael ymwrthedd yn gyflymach na rhai agamic, ac yn yr olaf, poblogaethau nad oes ganddynt rwystrau anghydnawsedd llystyfol yn gyflymach na phoblogaethau wedi'u rhannu gan rwystrau o'r fath. Yn hyn o beth, mae presenoldeb straen mewn poblogaethau sy'n wahanol yn y mathau o baru yn cyflymu'r broses o gael ymwrthedd i ffwngladdiadau oligosite.
Nid yw'r ail a'r trydydd ffactor yn cyfrannu at grynhoad cyflym straen sy'n gwrthsefyll dimethomorff mewn poblogaethau. Mae pob treiglad dilynol yn dyblu'r gwrthiant, sy'n ddibwys, ac ar yr un pryd yn lleihau'r gyfradd twf mewn amgylchedd artiffisial ac ymosodol (Bagirova et al., 2001; Stem, Kirk, 2004). Efallai mai dyna pam nad oes unrhyw straen gwrthsefyll yn ymarferol ymhlith straenau P. infestans naturiol, hyd yn oed y rhai a gesglir o blannu tatws sy'n cael eu trin â dimethomorff.
Bydd poblogaeth sy'n cael ei thrin â ffwngladdiad oligosite hefyd yn cynnwys dau grŵp o straen: y rhai nad ydynt wedi bod mewn cysylltiad â'r ffwngladdiad, ac felly nad ydynt wedi newid y nodweddion gwreiddiol (os oes straen gwrthsefyll ymhlith y grŵp hwn, ni fyddant yn cronni oherwydd ymddygiad ymosodol a chystadleurwydd uwch straen sensitif), a straen mewn cysylltiad â chrynodiadau isosodedig o'r ffwngladdiad. Mae ymhlith yr olaf bod cronni straen gwrthsefyll yn bosibl, oherwydd yma mae ganddyn nhw fanteision dros rai sensitif.
Felly, wrth ddefnyddio ffwngladdiadau oligosite, nid yw'n gymaint o driniaeth drylwyr sy'n bwysig fel crynodiad uchel o'r cyffur, sawl gwaith yn uwch na'r dos angheuol, oherwydd gyda mwtagenesis cam wrth gam, mae gwrthiant cychwynnol straen treigledig yn isel.
Yn olaf, mae treigladau mewn ymwrthedd i ffwngladdiadau monosite yn llawn mynegiant, hynny yw, gall treiglad sengl riportio lefel uchel o wrthwynebiad hyd at golli sensitifrwydd yn llwyr. Felly, mae'r cynnydd yn ymwrthedd poblogaethau yn digwydd yn gyflym iawn.
Enghraifft o ffwngladdiadau o'r fath yw ffenylamidau, gan gynnwys y metalacsyl ffwngladdiad mwyaf cyffredin. Mae treigladau gwrthiant iddo yn codi gydag amledd uchel, ac mae graddfa'r gwrthiant mewn mwtaniaid yn uchel iawn - mae'n fwy na'r straen sensitif gan ffactor o fil neu fwy (Derevyagina et al., 1993). Er bod cyfradd twf ac ymosodol mutants gwrthsefyll yn gostwng yn erbyn cefndir marwolaeth straen tueddol o ffwngladdiad systemig, mae nifer y boblogaeth sy'n gwrthsefyll yn tyfu'n gyflym ac mae ei ymosodol yn cynyddu ochr yn ochr. Felly, ar ôl sawl blwyddyn o ddefnyddio’r ffwngladdiad, gall ymosodol straen gwrthsefyll nid yn unig fod yn gyfartal ag ymosodol rhai sensitif, ond hefyd yn rhagori arno (Derevyagina, Dyakov, 1992).
Effaith ar ailgyfuno rhywiol
Gan fod y math paru A2 yn digwydd ym mhoblogaethau P. infestans yn cyd-daro â defnydd dwys o metalaxyl yn erbyn malltod hwyr, tybiwyd bod metalaxyl yn cymell trosi math paru. Yn P. parasitica, profwyd yn arbrofol drawsnewidiad o'r fath o dan weithred Chloroneb a metalaxyl (Ko, 1994). Arweiniodd darn sengl ar gyfrwng â chrynodiad isel o fetalaxyl at ymddangosiad ynysigau homothalaidd o straen o P. infestans sy'n sensitif i metalacsyl gyda math paru A1 (Savenkova a Cherepnikova-Anikina, 2002). Yn ystod darnau dilynol ar gyfryngau â chrynodiad uwch o fetalaxyl, ni chanfuwyd un ynysig gyda'r math paru A2, fodd bynnag, roedd y mwyafrif o ynysoedd, wrth eu croesi ag ynysoedd A2, yn lle hosborau, yn ffurfio croniadau myceliwm hyll ac yn ddi-haint. Roedd darnau o straen gwrthsefyll sydd â'r math paru A2 ar gyfryngau â chrynodiad uchel o fetalaxyl yn caniatáu inni ganfod tri math o newidiadau math paru: 1) sterility cyflawn wrth gael ei groesi ag ynysoedd A1 ac A2; 2) homotallism (ffurfio oospores mewn monoculture); 3) trosi math paru A2 yn A1. Felly, gall metalaxyl achosi newidiadau yn y mathau o baru ym mhoblogaethau P. infestans ac, o ganlyniad, ailgyfuniad rhywiol ynddynt.
Dylanwad ar ailgyfuno llystyfol
Cynyddodd rhai genynnau ymwrthedd gwrthfiotig amlder heterokaryotization hyphal a diploidization niwclear (Poedinok a Dyakov, 1981). Fel y nodwyd yn gynharach, anaml iawn y mae heterokaryotization hyffae yn ystod ymasiad gwahanol fathau o P. infestans yn digwydd oherwydd ffenomen anghydnawsedd llystyfol yn y ffwng hwn. Fodd bynnag, gall genynnau ar gyfer gwrthsefyll rhai gwrthfiotigau gael sgîl-effeithiau, a fynegir wrth oresgyn anghydnawsedd llystyfol. Roedd yr eiddo hwn yn eiddo i'r genyn gwrthiant mutant streptomycin 1S-1. Gall presenoldeb mwtaniaid o'r fath ym mhoblogaethau caeau ffytophthora gynyddu llif genynnau rhwng straenau a chyflymu addasiad y boblogaeth gyfan i fathau neu ffwngladdiadau newydd.
Gall rhai ffwngladdiadau a gwrthfiotigau ddylanwadu ar amlder ailgyfuno mitotig, a all hefyd newid amleddau genoteip mewn poblogaethau. Mae'r benomyl ffwngladdiad a ddefnyddir yn helaeth yn rhwymo i beta-tubulin, protein y mae microtubules y cytoskeleton yn cael ei adeiladu ohono, a thrwy hynny yn tarfu ar brosesau gwahanu cromosomau yn anaphase mitosis, gan gynyddu amlder ailgyfuno mitotig (Hastie, 1970).
Mae gan y para-fflworophenylalanîn ffwngladdiad, a ddefnyddir i drin clefyd yr Iseldiroedd mewn llwyfen, yr un eiddo. Cynyddodd para-fluorophenylalanine amlder ailgyfuno mewn diploidau heterosygaidd P. infestans (Poedinok et al., 1982).
Newidiadau cylchol yng nghyfansoddiad genotypig poblogaethau yng nghylch bywyd P. infestans
Mae cylch datblygiadol clasurol P. infestans yn y parth tymherus yn cynnwys 4 cam.
1) Cyfnod twf esbonyddol y boblogaeth (cyfnod polycyclic) gyda chenedlaethau byr. Mae'r cam hwn fel arfer yn dechrau ym mis Gorffennaf ac yn para 1,5-2 mis.
2) Y cam o atal twf y boblogaeth oherwydd gostyngiad sydyn yng nghyfran y meinwe heb ei heffeithio neu ddechrau'r tywydd anffafriol. Mae'r cam hwn mewn ffermydd sy'n tynnu dail yn gynnar cyn y cynhaeaf yn disgyn allan o'r cylch blynyddol.
3) Cyfnod y gaeafu mewn cloron, ynghyd â gostyngiad sylweddol ym maint y boblogaeth oherwydd heintiad cloron yn ddamweiniol, datblygiad araf yr haint ynddynt, absenoldeb ail-heintio cloron, pydru a difa cloron yr effeithir arnynt o dan amodau storio arferol.
4) Y cyfnod o ddatblygiad araf mewn pridd ac ar eginblanhigion (cyfnod monocyclaidd), lle gall hyd y genhedlaeth gyrraedd mis neu fwy (diwedd mis Mai - dechrau mis Gorffennaf). Fel arfer ar yr adeg hon, mae'n anodd canfod dail heintiedig hyd yn oed gydag arsylwadau arbennig.
Cyfnod o dwf esbonyddol yn y boblogaeth (cyfnod polycyclic)
Dangosodd arsylwadau niferus (Pshedetskaya, Kozubova, 1969; Borisenok, 1969; Osh, 1969; Dyakov, Suprun, 1984; Rybakova, Dyakov, 1990) mai ar ddechrau epiphytoty, clonau ffyrnig isel ac ychydig yn ymosodol sydd fwyaf blaenllaw, a ddilynir wedyn gan rai mwy ffyrnig ac ymosodol. cyfradd twf ymosodol y boblogaeth yw'r uchaf, y lleiaf gwrthsefyll amrywiaeth y planhigyn cynnal.
Wrth i'r boblogaeth dyfu, mae crynodiad y ddau enyn o ddetholus bwysig a gyflwynir i amrywiaethau masnachol (R1-R4) ac yn ddetholus niwtral (R5-R11) yn cynyddu. Felly, yn y poblogaethau ger Moscow ym 1993, cynyddodd y ffyrnigrwydd ar gyfartaledd o ddiwedd mis Gorffennaf i ganol mis Awst o 8,2 i 9,4, a gwelwyd y cynnydd mwyaf ar gyfer y genyn ffyrnigrwydd niwtral R5 (o 31 i 86% o glonau ffyrnig) (Smirnov, 1996 ).
Mae gostyngiad yng nghyfradd twf poblogaeth yn cyd-fynd â gostyngiad yng ngweithgaredd parasitig y boblogaeth. Felly, mewn blynyddoedd iselder, mae cyfanswm nifer y rasys a chyfran y rasys ffyrnig iawn yn is nag mewn rhai epiffytig (Borisenok, 1969). Os bydd amodau tywydd epiffytig yn anterth yn newid i fod yn anffafriol ar gyfer malltod hwyr ac mae pla o datws yn gostwng, mae crynodiad y clonau ffyrnig ac ymosodol iawn hefyd yn lleihau (Rybakova et al., 1987).
Efallai y bydd y cynnydd yn amleddau genynnau sy'n effeithio ar ffyrnigrwydd ac ymddygiad ymosodol y boblogaeth yn ganlyniad i ddethol clonau mwy ffyrnig ac ymosodol yn y boblogaeth gymysg. Er mwyn dangos y detholiad, datblygwyd dull ar gyfer dadansoddi treigladau niwtral, a ddefnyddiwyd yn llwyddiannus mewn poblogaethau chemostat o furum (Adams et al., 1985) a Fusarium graminearum (Wiebe et al., 1995).
Gostyngodd amlder mwtaniaid sy'n gwrthsefyll blasticidin S ym mhoblogaeth caeau P. infestans ochr yn ochr â'r twf yn ymddygiad ymosodol y boblogaeth, sy'n dynodi newid yn y clonau dominyddol yn y broses o dwf poblogaeth (Rybakova et al., 1987).
Cyfnod gaeafu mewn cloron
Yn ystod gaeafu mewn cloron tatws, mae ffyrnigrwydd ac ymosodol straenau P. infestans yn lleihau, ac mae'r gostyngiad mewn ffyrnigrwydd yn digwydd yn arafach nag ymosodol (Rybakova a Dyakov, 1990). Yn ôl pob tebyg, o dan amodau sy'n ffafriol i dwf cyflym maint y boblogaeth (r-ddethol), mae genynnau ffyrnigrwydd "ychwanegol" ac ymddygiad ymosodol uchel yn ddefnyddiol, felly mae datblygiad yr epiffytoteg yn cyd-fynd â dewis y clonau mwyaf ffyrnig ac ymosodol. Mewn amodau dirlawnder yr amgylchedd, pan nad yw cyfradd yr atgenhedlu, ond mae dyfalbarhad bodolaeth mewn amodau anffafriol (K-dethol) yn chwarae rhan bwysig, mae genynnau "ychwanegol" o ffyrnigrwydd ac ymosodol yn lleihau ffitrwydd, a chlonau gyda'r genynnau hyn yw'r cyntaf i farw allan, fel bod yr ymosodol ar gyfartaledd a mae ffyrnigrwydd y boblogaeth yn gostwng.
Cyfnod llystyfiant mewn pridd
Y cam hwn yw'r mwyaf dirgel yng nghylch bywyd (Andrivon, 1995). Mae ei fodolaeth yn cael ei bostio yn hapfasnachol yn unig - oherwydd y diffyg gwybodaeth am yr hyn sy'n digwydd i'r pathogen dros gyfnod hir (weithiau mwy na mis) - o ymddangosiad eginblanhigion tatws i ymddangosiad smotiau cyntaf y clefyd arnynt. Ar sail arsylwadau ac arbrofion, ailadeiladwyd ymddygiad y ffwng yn y cyfnod hwn o fywyd (Hirst a Stedman, 1960; Boguslavskaya, Filippov, 1976).
Gall sbwriad y ffwng ffurfio ar gloron heintiedig yn y pridd. Mae'r sborau sy'n deillio o hyn yn egino â hyffae, sy'n gallu llystyfiant am amser hir yn y pridd. Mae sborau cynradd (a ffurfiwyd ar gloron) ac eilaidd (ar y myseliwm yn y pridd) yn codi i wyneb y pridd gan geryntau capilari, ond maent yn caffael y gallu i heintio tatws dim ond ar ôl i'w ddail isaf ddisgyn a dod i gysylltiad ag arwyneb y pridd. Nid yw dail o'r fath (sef, smotiau cyntaf y clefyd i'w cael arnynt) yn ffurfio ar unwaith, ond ar ôl tyfiant a datblygiad hirfaith topiau tatws.
Felly, gall y cyfnod llystyfiant saprotroffig fodoli hefyd yng nghylch bywyd P. infestans. Os mai ymosodol yng nghyfnod parasitig cylchred bywyd yw cydran bwysicaf ffitrwydd, yna yn y cyfnod saprotroffig mae dewis yn anelu at leihau priodweddau parasitig, fel y dangoswyd yn arbrofol ar gyfer rhai ffyngau ffytopathogenig (gweler Carson, 1993). Felly, yn y cam hwn o'r cylch, dylid colli eiddo ymosodol yn fwyaf dwys. Ond hyd yn hyn ni chynhaliwyd unrhyw arbrofion uniongyrchol i gadarnhau'r rhagdybiaethau uchod.
Mae newidiadau tymhorol yn effeithio nid yn unig ar briodweddau pathogenig P. infestans, ond hefyd ar yr ymwrthedd i ffwngladdiadau, sy'n tyfu yn y cyfnod polycyclic (yn ystod epiffytotïau), ac yn gostwng yn ystod storfa'r gaeaf (Derevyagina et al., 1991; Kadish a Cohen, 1992). Gwelwyd cwymp arbennig o ddwys mewn ymwrthedd i fetalaxyl yn y cyfnod rhwng plannu'r cloron yr effeithiwyd arnynt ac ymddangosiad smotiau cyntaf y clefyd yn y cae.
Arbenigedd intpepecific a'i esblygiad
Mae P. infestans yn achosi epidemigau mewn dau gnwd, tatws a thomato sy'n bwysig yn fasnachol. Dechreuodd epiffytotïau ar datws yn fuan ar ôl i'r ffwng fynd i mewn i ardaloedd newydd. Nodwyd trechu tomato hefyd yn fuan ar ôl ymddangosiad haint ar datws, ond dim ond can mlynedd yn ddiweddarach y nodwyd epiffytotïau ar domato - yng nghanol yr XNUMXfed ganrif. Dyma beth mae Hallegli a Niederhauser yn ei ysgrifennu am drechu tomatos yn UDA
(1962): “Am oddeutu 100 mlynedd ar ôl epiffytoty difrifol 1845, ychydig neu bron ddim ymdrechion a wnaed i gael mathau gwrthsefyll tomato. Er bod malltod hwyr wedi'i gofnodi gyntaf ar domatos mor gynnar â 1848, ni ddaeth yn wrthrych sylw difrifol bridwyr ar y planhigyn hwn nes i'r clefyd ddechrau'n gryf ym 1946. Ar diriogaeth Rwsia cofrestrwyd malltod hwyr o domatos yn y 60eg ganrif. “Am amser hir, ni roddodd ymchwilwyr sylw i’r afiechyd hwn, gan na achosodd ddifrod economaidd sylweddol. Ond yn y 70au a'r 1979au. Gwelir epiffytïau o XXfed ganrif o falltod hwyr ar domatos yn yr Undeb Sofietaidd, yn bennaf yn rhanbarth Volga Isaf, yn yr Wcráin, Gogledd y Cawcasws, ym Moldofa ... ”(Balashova, XNUMX).
Ers hynny, mae malltod tomato gan falltod hwyr wedi dod yn flynyddol, wedi ymledu ledled tiriogaeth gyfan tyfu diwydiannol a chartref ac yn achosi difrod economaidd enfawr i'r cnwd hwn. Beth ddigwyddodd? Pam y digwyddodd ymddangosiad cyntaf y paraseit ar datws a briw epiffytig y cnwd hwn bron ar yr un pryd, a pham y cymerodd ganrif i'r epiffytotig ymddangos ar y tomato? Mae'r gwahaniaethau hyn yn cefnogi ffynhonnell haint Mecsicanaidd yn hytrach na De America. Os ffurfiodd y rhywogaeth Phytophthora infestans fel paraseit o rywogaethau sy'n dwyn cloron Mecsicanaidd o'r genws Solanum, yna mae'n ddealladwy pam yr effeithiwyd mor gryf ar datws wedi'u trin sy'n perthyn i'r un rhan o'r genws â'r rhywogaeth Mecsicanaidd, ond oherwydd absenoldeb cyfernod â'r paraseit, na ddatblygodd fecanweithiau o wrthwynebiad penodol a di-nod.
Mae'r tomato yn perthyn i ran wahanol o'r genws, mae gan y math o'i gyfnewid wahaniaethau sylweddol o'r rhywogaethau tiwbaidd, felly, er gwaethaf y ffaith nad yw'r tomato y tu allan i arbenigedd bwyd P. infestans, roedd dwyster ei drechu yn annigonol ar gyfer colledion economaidd difrifol.
Mae ymddangosiad epiphytotïau ar domato oherwydd newidiadau genetig difrifol yn y paraseit, a gynyddodd ei ffitrwydd (pathogenigrwydd) yn ystod parasitiaeth. Credwn mai'r ffurf newydd sy'n arbenigo ar gyfer parasitio'r tomato yw'r ras T1 a ddisgrifiwyd gan M. Gallegly, sy'n effeithio ar amrywiaethau o domatos ceirios (Red Cherry, Ottawa), sy'n gallu gwrthsefyll y ras T0 sy'n gyffredin ar datws (Gallegly, 1952). Yn ôl pob tebyg, treiglad (neu gyfres o dreigladau) a drodd y ras T0 yn ras T1 ac a arweiniodd at ymddangosiad clonau wedi'u haddasu'n fawr i drechu tomato. Fel sy'n digwydd yn aml, roedd gostyngiad ynddo i un gwesteiwr yn cyd-fynd â chynnydd mewn pathogenigrwydd i un gwesteiwr, hynny yw, cododd arbenigedd intraspecific cychwynnol, heb ei gwblhau eto - i datws (ras T0) ac i domatos (ras T1).
Beth yw'r dystiolaeth ar gyfer y dybiaeth hon?
- Digwyddiad ar datws a thomatos. Ar ddail tomato, y ras T1 sydd amlycaf, tra ar ddail tatws mae'n brin. Yn ôl S.F.Bagirova a T.A. Oreshonkova (heb ei gyhoeddi) yn rhanbarth Moscow ym 1991-1992, digwyddiad y ras T1 mewn plannu tatws oedd 0%, ac mewn plannu tomato - 100%; ym 1993-1995 - 33% a 90%, yn y drefn honno; yn 2001 - 0% a 67%. Cafwyd data tebyg yn Israel (Cohen, 2002). Dangosodd arbrofion gyda haint cloron tatws gydag ynysoedd o'r ras T1 a chymysgedd o ynysoedd T0 a T1 fod ynysoedd y ras T1 wedi'u cadw'n wael mewn cloron ac yn cael eu disodli gan ynysoedd o'r ras T0 (Dyakov et al., 1975; Rybakova, 1988).
2) Dynameg ras T1 mewn plannu tomato. Mae prif haint dail tomato yn cael ei wneud gan ynysoedd o'r ras T0, sy'n dominyddu wrth ddadansoddi haint yn y smotiau cyntaf a ffurfiwyd ar y dail. Mae hyn yn cadarnhau cynllun mudo parasitiaid a dderbynnir yn gyffredinol: Mae prif fàs yr haint o datws yn cynnwys y ras T0, fodd bynnag, mae nifer fach o glonau T1 wedi'u cadw mewn tatws, unwaith ar y tomato, yn dadleoli'r ras T0 ac yn cronni tuag at ddiwedd y cyfnod epiffytig. Mae hefyd yn bosibl bod ffynhonnell amgen o heintiad dail tomato gyda'r ras T1, nid mor bwerus â chloron a dail tatws, ond yn gyson. Felly, mae'r ffynhonnell hon yn cael effaith wan ar strwythur genetig y boblogaeth sy'n heintio tomato, ond wedi hynny mae'n penderfynu cronni ras T1 (Rybakova, 1988; Dyakov et al., 1994).
3) Ymosodolrwydd i datws a thomatos. Dangosodd haint artiffisial dail tomato a thatws gydag ynysoedd o rasys T0 a T1 fod y cyntaf yn fwy ymosodol ar gyfer tatws nag ar gyfer tomato, ac mae'r olaf yn fwy ymosodol ar gyfer tomato nag ar gyfer tatws. Amlygir y gwahaniaethau hyn yn y broses o ddadleoli ynysoedd o hil nad yw'n “berchen” o boblogaeth gymysg yn ystod darnau ar ddail mewn tŷ gwydr (Dyakov et al., 1975) ac mewn lleiniau caeau (Leberton et al., 1999); gwahaniaethau yn y llwyth heintus lleiaf, cyfnod hwyrni, maint smotiau heintus a chynhyrchu sborau (Rybakova, 1988; Dyakov et al., 1994; Legard et al., 1995; Forbes et al., 1997; Oyarzun et al., 1998; Leberton et al., 1999; Vega-Sanchez et al., 2000; Knapova, Gisi, 2002; Sussuna et al., 2004).
Mae ymddygiad ymosodol ynysoedd y ras T1 i gyltifarau tomato sydd â genynnau gwrthiant mor uchel nes bod yr ynysoedd hyn yn sborau ar ddail ag ar gyfrwng maethol heb necrotizing y meinwe heintiedig (Dyakov et al., 1975; Vega-Sanchez et al., 2000).
4) Diffyg tatws a thomatos. Mae'r ras T1 yn effeithio ar amrywiaethau tomato ceirios gyda'r genyn gwrthiant Ph1, tra nad yw'r ras T0 yn gallu heintio'r mathau hyn, h.y. mae ffyrnigrwydd culach. Mewn perthynas â gwahaniaethwyr
Mae cysylltiad gwrthdro rhwng genynnau R-tatws, h.y. mae straen sydd wedi'u hynysu oddi wrth ddail tomato yn llai ffyrnig na straenau "tatws" (Tabl 11).
5) Marcwyr niwtral. Mae'r dadansoddiad o farcwyr niwtral ym mhoblogaethau P. infestans yn parasitio ar datws a thomatos hefyd yn tystio i'r detholiad rhyng-gyfeiriadol amlgyfeiriol. Ym mhoblogaethau Brasil P. infestans, roedd ynysoedd dail tomato yn perthyn i'r llinell clonal US-1, ac roedd y rhai o ddail tatws yn perthyn i linell BR-1 (Suassuna et al., 2004). Yn Florida (UDA), er 1994, dechreuodd clôn US-90 ddominyddu ar datws (gyda mwy na 8% yn digwydd), ac mae clonau US-11 ac US-17 ar domato, ac mae ynysoedd yr olaf yn fwy ymosodol ar gyfer tomato nag ar gyfer tatws (Weingartner , Tombolato, 2004). Sefydlwyd gwahaniaethau sylweddol mewn amleddau genoteip (olion bysedd DNA) mewn ynysoedd tatws a thomato ar gyfer straenau 1200 P. infestans a gasglwyd yn yr Unol Daleithiau rhwng 1989 a 1995 (Deahl et al., 1995).
Roedd defnyddio'r dull AFLP yn ei gwneud hi'n bosibl gwahanu 74 straen a gasglwyd o ddail tatws a thomato ym 1996-1997. yn Ffrainc a'r Swistir, mewn 7 grŵp. Nid oedd y straen tatws a thomato yn amlwg yn wahanol, ond roedd y straenau "tatws" yn enetig yn fwy amrywiol na'r rhai "tomato". Cafwyd hyd i'r cyntaf ym mhob un o'r saith clwstwr, a'r olaf, dim ond mewn pedwar, sy'n dynodi genom mwy arbenigol o'r olaf (Knapova a Gisi, 2002).
6) Mecanweithiau ynysu. Os yw poblogaethau'r paraseit ar ddwy rywogaeth o blanhigyn cynnal yn esblygu tuag at gulhau arbenigedd i'w gwesteiwr "eu hunain", yna mae amryw fecanweithiau cyn ac ôl-fiotiotig yn codi sy'n atal cyfnewid genetig rhyngboblogi (Dyakov a Lekomtseva, 1984).
Mae sawl astudiaeth wedi ymchwilio i effaith ffynhonnell straen rhieni ar effeithlonrwydd hybridization. Pan groeswyd straenau sydd wedi'u hynysu oddi wrth wahanol rywogaethau o'r genws Solanum yn Ecwador (Oliva et al., 2002), darganfuwyd bod straenau gyda'r math paru A2 o gysgodau nos gwyllt (llinell clonal EC-2) yn croesi'r gwaethaf gyda straenau o domatos (llinell EC -3), a'i groesi'n fwyaf effeithiol â'r straen tatws (EC-1).
Canfuwyd bod pob hybrid yn ddi-bathogenig. Cred yr awduron fod y ganran isel o hybridization a lleihau pathogenedd mewn hybridau oherwydd mecanweithiau postmeiotig ynysu atgenhedlu poblogaethau.
Yn arbrofion Bagirova et al. (1998), croeswyd nifer fawr o straen tatws a thomato gyda phriodweddau'r rasys T0 a T1. Y croesau mwyaf ffrwythlon o straenau T1xT1 sydd wedi'u hynysu oddi wrth domato (36 oospores ym maes golygfa'r microsgop, 44% o egino'r hosbis), y lleiaf effeithiol oedd croesau o rasys T0xT1 wedi'u hynysu oddi wrth wahanol westeion (nifer isel o hosborau sy'n datblygu ac wedi'u egino, cyfran uchel o hosborau erthylol ac annatblygedig) ... Canolradd oedd effeithlonrwydd croesau rhwng ynysoedd y ras T0 sydd wedi'u hynysu oddi wrth datws. Gan fod prif gorff y ras T0 yn effeithio ar datws, mae ganddo ffynhonnell ddibynadwy o aeafu - cloron tatws, ac o ganlyniad mae pwysigrwydd hosborau fel unedau heintus gaeafu ar gyfer poblogaethau o datws yn isel. Mae'r “ffurf tomato” wedi'i haddasu yn gallu gaeafu ar y tomato ar ffurf hosbores (gweler isod) ac felly mae'n cadw cynhyrchiant uwch o'r broses rywiol. Oherwydd ei ffrwythlondeb uchel, mae T1 yn caffael potensial annibynnol ar gyfer haint sylfaenol mewn tomato. Gellir dehongli'r canlyniadau a gafwyd gan Knapova et al. (Knapova et al., 2002) yn yr un modd. Y croesau o straen wedi'u hynysu oddi wrth datws gyda straen o domato a roddodd y nifer uchaf o hosborau - 13,8 y metr sgwâr. canolig (gyda lledaeniad o 5-19) a chanran ganolradd o egino hosborau (6,3 gyda lledaeniad o 0-24). Roedd croesfannau straen wedi'u hynysu oddi wrth domato yn esgor ar y ganran isaf o hosborau (7,6 gyda lledaeniad o 4-12) gyda'r ganran uchaf o'u egino (10,8). Roedd y croesau rhwng y straen sydd wedi'u hynysu oddi wrth datws yn rhoi nifer canolradd o hosborau (8,6 gyda gwasgariad uchel o ddata - 0-30) a'r ganran isaf o egino hosborau (2,7). Felly, mae straenau o datws yn llai ffrwythlon na'r rhai o domatos, ond ni roddodd croesau rhyngboblogi ganlyniadau gwaeth na rhai mewnblannu. Mae'n bosibl bod y gwahaniaethau â'r data uchod gan Bagirova et al. yn cael eu hegluro gan y ffaith bod ymchwilwyr o Rwsia wedi gweithio gyda straenau wedi'u hynysu yn gynnar yn y 90fed ganrif, ac ymchwilwyr o'r Swistir - gyda straen wedi'u hynysu ar ddiwedd y 90au.
Efallai mai'r sylfaen ar gyfer ffrwythlondeb isel yw heteroploidy'r straen. Os mewn poblogaethau Mecsicanaidd, lle mae'r broses rywiol a'r haint sylfaenol ag epil yr hosbis yn rheolaidd, mae'r rhan fwyaf o'r straenau a astudiwyd o P. Infestans yn diploid, yna yng ngwledydd yr Hen Fyd mae polymorffiaeth intrapopulation ploidy yn cael ei arsylwi (straenau di-, tri- a tetraploid, yn ogystal â straenau heterokaryotig â niwclysau heteroploid) , a straenau sydd â gwahanol fathau o baru, h.y. ffrwythlon i'r ddwy ochr, yn wahanol o ran ploidy niwclear (Therrien et al., 1989, 1990; Whittaker et al., 1992; Ritch, Daggett, 1995). Gall amrywiaeth niwclysau mewn antheridia ac oogonia fod yn rheswm dros ffrwythlondeb isel.
O ran cyfnewidiadau niwclear rhwng hyffae yn ystod anastomoses, mae hyn yn cael ei atal gan anghydnawsedd llystyfol, sy'n hollti poblogaethau anrhywiol i lawer o glonau sydd wedi'u hynysu'n enetig (Poedinok a Dyakov, 1987; Gorbunova et al., 1989; Anikina et al., 1997b).
7) Cydgyfeirio poblogaethau. Mae'r data uchod yn dangos bod hybridization rhwng straenau "tatws" a "tomato" P. infestans yn bosibl. Mae ail-heintio dwy ochr gwahanol westeion hefyd yn bosibl, er bod llai o ymosodol.
Dangosodd astudiaeth o farcwyr poblogaeth ar wahân i gaeau tatws a thomato cyfagos ym 1993 fod tua chwarter yr ynysoedd sydd wedi'u hynysu oddi wrth ddail tomato wedi'u trosglwyddo o gae tatws cyfagos (Dolgova et al., 1997). Yn ddamcaniaethol, gellid tybio y byddai dargyfeirio poblogaethau ar ddau westeiwr yn cynyddu ac yn arwain at ymddangosiad ffurfiau intraspecific arbenigol (tatws f.sp. a thomato f.sp.), yn enwedig gan y gall hosbis barhau mewn malurion planhigion (Drenth et al., 1995 ; Bagirova, Dyakov, 1998) a hadau tomato (Rubin et al., 2001). O ganlyniad, ar hyn o bryd mae gan domatos ffynhonnell adfywiad gwanwyn sy'n annibynnol ar gloron tatws.
Fodd bynnag, digwyddodd popeth yn wahanol. Roedd gaeafu ag oosborau yn caniatáu i'r paraseit osgoi'r cam culaf yn ei gylch bywyd - cam llystyfiant monocyclaidd yn y pridd, lle mae priodweddau parasitig yn lleihau, sy'n cael eu hadfer yn raddol yn y cyfnod polycyclic yn yr haf.
Tabl 11. Amleddau genynnau ffyrnigrwydd i amrywiaethau gwahaniaethydd tatws mewn straenau P. infestans
Gwlad | Blwyddyn | Nifer cyfartalog y genynnau ffyrnigrwydd mewn straenau | Awdur | |
o datws | o domatos | |||
Ffrainc | 1995 | 4.4 | 3.3 | Leberton et al., 1999 |
1996 | 4.8 | 3.6 | Leberton, Andrivon, 1998 | |
Ffrainc, y Swistir | 1996-97 | 6.8 | 2.9 | Knapova, Gisi, 2002 |
UDA | 1989-94 | 5 | 4.8 | Goodwin et al., 1995 |
UDA, Zap. Washington DC | 1996 | 4.6 | 5 | Dorrance et al., 1999 |
1997 | 6.3 | 3.5 | " | |
Ecuador | 1993-95 | 7.1 | 1.3 | Oyarzun et al., 1998 |
Israel | 1998 | 7 | 4.8 | Cohen, 2002 |
1999 | 6 | 5.7 | " | |
2000 | 6.7 | 6.1 | " | |
Rwsia, Mosk. rhanbarth | 1993 | 8.9 | 6.7 | Smirnov, 1996 |
Rwsia, gwahanol ranbarthau | 1995 | 9.4 | 8 | Kozlovskaya ac eraill. |
1997 | 9.2 | 9.2 | " | |
2000 | 8.7 | 4.8 | " |
Mae gan sŵosorangia cynradd a sŵosores, sy'n egino hosborau, lefel uchel o weithgaredd parasitig, yn enwedig pe ffurfiwyd hosbores yn rhanhenogenetig o dan ddylanwad pheromonau straen gyda'r math arall o baru. Felly, mae'r deunydd heintus ar eginblanhigion tomato a dyfir o hadau sydd wedi'u heintio ag hosborau yn hynod bathogenig ar gyfer tomato a thatws.
Arweiniodd y newidiadau hyn at ailstrwythuro poblogaeth arall, a fynegwyd yn y newidiadau pwysig canlynol o safbwynt epidemiolegol:
- Mae eginblanhigion tomato heintiedig wedi dod yn ffynhonnell bwysig o haint sylfaenol tatws (Filippov, Ivanyuk, negeseuon personol).
- Dechreuwyd arsylwi epiffytotïau ar datws mor gynnar â mis Mehefin, tua mis yn gynharach na'r arfer.
- Mewn plannu tatws, cynyddodd canran y ras T1, a ddarganfuwyd yno o'r blaen mewn swm di-nod (Ulanova et al., 2003).
- Nid oedd y straen sydd wedi'i ynysu oddi wrth ddail tomato bellach yn wahanol i straen tatws mewn ffyrnigrwydd ar wahaniaethwyr tatws genynnau ffyrnigrwydd a dechreuon nhw ragori ar straenau "tatws" mewn ymosodol nid yn unig ar domatos, ond hefyd ar datws (Lavrova et al., 2003; Ulanova et al. , 2003).
Felly, yn lle dargyfeirio, roedd poblogaethau'n cydgyfeirio, ymddangosiad un boblogaeth ar ddau blanhigyn cynnal gyda ffyrnigrwydd uchel ac ymosodol i'r ddwy rywogaeth.
Casgliad
Felly, er gwaethaf mwy na 150 mlynedd o astudiaeth ddwys o P. infestans, mewn bioleg, gan gynnwys bioleg poblogaeth yr asiant achosol hwn o afiechydon pwysicaf planhigion solanaceous wedi'u trin, mae llawer yn anhysbys o hyd. Nid yw'n glir sut mae hynt camau unigol y cylch bywyd yn effeithio ar strwythur poblogaethau, beth yw mecanweithiau genetig amrywioldeb camarweiniol ymosodol a ffyrnigrwydd, beth yw cymhareb systemau atgenhedlu a chlonal atgenhedlu mewn poblogaethau naturiol, sut mae anghydnawsedd llystyfol yn cael ei etifeddu, beth yw rôl tatws a thomatos yn haint sylfaenol y cnydau hyn ac mewn beth yw eu heffaith ar strwythur poblogaeth y paraseit. Hyd yn hyn, nid yw materion ymarferol pwysig fel y mecanweithiau genetig ar gyfer newid ymddygiad ymosodol y paraseit neu erydiad ymwrthedd tatws di-nod wedi cael eu datrys. Gyda dyfnhau ac ehangu ymchwil ar falltod hwyr tatws, mae'r paraseit yn gosod heriau newydd i ymchwilwyr. Fodd bynnag, mae gwella galluoedd arbrofol, ymddangosiad dulliau methodolegol newydd o drin genynnau a phroteinau yn caniatáu inni obeithio am ddatrysiad llwyddiannus o'r cwestiynau a ofynnir.
Cyhoeddwyd yr erthygl yn y cyfnodolyn "Potato Protection" (Rhif 3, 2017)