S.N. Elansky ، L.Yu. کوکاوا ، N.V. Statsyuk ، Yu.T. دیاکوف
معرفی
Oomycete Phytophthora infestans (مونت.) دی باری ، عامل بیماری آفت دیررس ، مهمترین بیماری اقتصادی سیب زمینی و گوجه فرنگی ، بیش از یک و نیم قرن است که مورد توجه محققان کشورهای مختلف قرار گرفته است. در اواسط قرن نوزدهم به طور ناگهانی در اروپا ظاهر شد ، باعث شیوع سیب زمینی شد که در حافظه بسیاری از نسل ها باقی مانده است.
تاکنون ، اغلب آن را "قارچ گرسنگی ایرلندی" می نامیدند. تقریباً صد سال پس از اولین بیماری های همه گیر ، گونه های سیب زمینی وحشی مکزیکی مقاوم در برابر بیماری اواخر بیماری کشف شد ، روش های عبور از آنها با سیب زمینی کشت شده توسعه یافت (مولر ، 1935) ، و اولین گونه های مقاوم در برابر بیماری اواخر آن به دست آمد (پوشکاروف ، 1937). با این حال ، بلافاصله پس از شروع کشت تجاری آنها ، نژادهایی از بیماری بیماری اواخر بیماری آفت که به انواع مقاوم بسیار خطرناک بودند ، جمع شدند. و معرفی ژن های جدید مقاومت از سیب زمینی وحشی مکزیکی به انواع مختلف به سرعت از دست می دهد.
شکست در استفاده از مقاومت یکنواخت (عمودی) ، پرورش دهندگان را مجبور کرد که به دنبال روش های پیچیده تری برای بهره برداری از مقاومت چند منظوره (افقی) غیر اختصاصی باشند. در سالهای اخیر ، نژادهای بسیار تهاجمی در جمعیتهای مختلف انگل جمع شده و باعث فرسایش حتی مقاومت غیر اختصاصی می شوند. ظهور سویه های مقاوم به قارچ کش باعث ایجاد مشکلاتی در استفاده از مواد شیمیایی محافظ سیب زمینی شده است.
با توجه به تفاوت قابل توجه بین اوومیست ها و قارچ ها در ترکیبات شیمیایی ، فراساختار و متابولیسم ، قارچ کش ها ، به ویژه آنهایی که سیستمیک برای محافظت از گیاهان در برابر بسیاری از بیماری های قارچی استفاده می شوند ، در برابر اومیست ها بی اثر هستند.
بنابراین ، در محافظت شیمیایی در برابر بیماری اواخر بیماری ، از پاشش چندگانه (حداکثر 12 بار در هر فصل یا بیشتر) از پاشش با آماده سازی تماس از طیف وسیعی از عمل استفاده شد. یک گام انقلابی استفاده از فنیل آمیدها بود که برای اومیست ها سمی است و به طور سیستمی در گیاهان پخش می شود. با این حال ، استفاده گسترده از آنها به سرعت منجر به تجمع سویه های مقاوم در جمعیت قارچ ها شد (Davidse و همکاران ، 1981) ، که به طور قابل توجهی محافظت از گیاه را پیچیده می کند. P. infestans عملاً تنها انگل منطقه معتدل است ، مضراتی که در کشاورزی ارگانیک از آن نمی توان بدون استفاده از ابزارهای شیمیایی محافظت خنثی کرد (ون بروگن ، 1995).
موارد فوق توجه زیادی را که محققان از کشورهای مختلف به مطالعه جمعیت P. infestans ، پویایی فراوانی و ترکیب ژنتیکی آنها و همچنین مکانیسم های ژنتیکی تغییرپذیر توجه می کنند ، توضیح می دهد.
چرخه زندگی R. INFESTANS
Oomycete Phytophthora infestans میسیلیوم بین سلولی حاوی هاستوریا در داخل برگ های سیب زمینی ایجاد می کند. با تغذیه از بافتهای برگ باعث ایجاد لکه های تیره می شود که در هوای مرطوب سیاه می شود و می پوسد. با یک شکست قوی ، کل برگ می میرد. پس از یک دوره تغذیه ، رویه های میسیلیوم - اسپورانژوفورها - که از طریق روزنه ها به سمت خارج رشد می کنند ، تشکیل می شود. در هوای مرطوب ، آنها شکوفه ای سفید در اطراف لکه های زیر برگ ایجاد می کنند. در انتهای اسپورانژیوفورها ، زئوسپورانژی به شکل لیمو تشکیل می شود که از بین می رود و با اسپری باران حمل می شود (شکل 1). وارد شدن به قطره های آب روی سطح برگ سیب زمینی ، اسپورانژیا با 6-8 zoospores جوانه می زند ، که پس از یک دوره حرکت ، گرد می شوند ، با پوسته پوشانده می شوند و با یک لوله جوانه جوانه می زنند. جوانه از طریق روزنه به داخل بافت برگ نفوذ می کند. تحت شرایط خاص ، اسپورانژیا می تواند در یک لوله رشد مستقیماً در بافت برگ رشد کند. در شرایط مطلوب ، زمان از عفونت تا تشکیل اسپوراسیون جدید فقط 3-4 روز است.
اسپورانژیا هنگامی که بر روی زمین قرار گرفته و از طریق خاک فیلتر می شود ، قادر است غده ها را آلوده کند. غده هایی که به شدت تحت تأثیر قرار گرفته اند در حین ذخیره پوسیده می شوند. در افراد ضعیف ، ممکن است عفونت تا فصل بعدی ادامه یابد. علاوه بر این ، عامل ایجاد کننده بیماری آفت دیررس می تواند در زمستان به شکل اوسپورها (اسپورهای جنسی استراحت داده شده با دیواره ضخیم) در خاک روی بقایای گیاه و دانه های گوجه فرنگی ادامه یابد. هنگامی که گونه های مختلف جفت گیری با رطوبت بیش از حد مواجه شوند ، اوسپورها روی اندام های زنده گیاهان تشکیل می شوند. در بهار ، اسپوراسیون غیرجنسی روی غده های آلوده کاشته شده و باقی مانده های گیاهان با اووسپورها تشکیل می شود ؛ زئوسپورها وارد خاک می شوند و باعث عفونت برگ های پایین گیاهان می شوند. در بعضی موارد ، میسلیوم می تواند از غده آلوده در امتداد قسمت سبز گیاه رشد کند و معمولاً در قسمت بالای ساقه ظاهر می شود.
تفاوت معنی داری بین اوومیست ها و اکثر قارچ ها در غلبه دیپلوفاز در چرخه زندگی آنها با میوز معده و جوانه زایگوت ها (اووسپورها) بدون شکافت هسته ای احیاکننده است. به نظر می رسد این ویژگی ، به علاوه هتروتالیسم دو قطبی جایگزین دوجنسگرایی باشد ، استفاده از روشهای توسعه یافته برای مطالعه جمعیتهای یوکاریوت بالاتر (تجزیه و تحلیل پانمیکسیا و تقسیم بندی جمعیتها ، جریانهای ژنی درون و بین جمعیتی و غیره) ، برای اومایست ها امکان پذیر است. با این حال ، سه عامل انتقال کامل این روش ها را در مطالعه جمعیت P. infestans امکان پذیر نمی کند.
1. همراه با اوسپورهای ترکیبی ، اوسپورهای خود بارور و پارتنوژنتیک در جمعیت ها تشکیل می شوند (Fife and Shaw، 1992؛ Anikina et al.، 1997a؛ Savenkova، Cherepnikoba-Anirina، 2002؛ Smirnov، 2003) و فرکانس تشکیل آنها برای تأثیر کافی است در نتایج آزمون
2. روند جنسی در P. infestans سهم ناچیزی در پویایی اندازه جمعیت دارد ، زیرا قارچ به طور عمده توسط اسپورهای رویشی تولید مثل می کند ، برای بیش از 90٪ از نتایج تجزیه و تحلیل نوع جفت گیری با روش سنتی در یک ماده مغذی تشکیل می شود. ... فصل رشد چندین نسل از اسپور غیر جنسی (توسعه بیماری چند حلقوی) است. اووسپورها نقش مهمی در حفظ ارگانیسم در دوره ای که گیاهان سبز وجود ندارد (در زمستان) و در عفونت اولیه نهال ها دارند. سپس ، در طول تابستان ، تولید مثل کلون رخ می دهد و افزایش یا ، برعکس ، کاهش تعداد کلون های منفرد ناشی از نوترکیبی جنسی ، که عمدتا با انتخاب سازگارتر تعیین می شود. بنابراین ، نسبت کلونهای منفرد در یک جمعیت در ابتدا و انتهای اپی فیتوتیک ها می تواند کاملاً متفاوت باشد.
3. چرخه توصیف شده مشخصه جمعیت بومی P. infestans در وطن خود ، آمریکای مرکزی است. در مناطق دیگر جهان ، روند جنسی بیش از 100 سال شناخته شده نبود ؛ میسلیوم رویشی در غده های سیب زمینی آلوده مرحله زمستان گذرانی بود. چرخه زندگی کاملا آگامیک بود ، و گسترش ماهیتی کانونی داشت: عفونت از غده های کاشته شده آلوده به برگها منتقل می شود ، کانونهای اولیه بیماری را تشکیل می دهد ، که می تواند با توسعه عظیم بیماری ادغام شود.
بنابراین ، در بعضی مناطق ممکن است تناوبی از چرخه های جنسی و غیرجنسی وجود داشته باشد ، در حالی که در برخی دیگر - فقط چرخه غیرجنسی است.
منشا P. INFESTANS
P. infestans در اواخر نیمه اول قرن 1991 در اروپا ظاهر شد. از آنجا که این سیب زمینی بومی قسمت شمال شرقی آمریکای جنوبی است ، فرض بر این بود که انگلی در طی رونق نمکدان شیلی از آنجا به اروپا آورده شده است. با این حال ، مطالعات انجام شده در ایستگاه سیب زمینی مرکز راکفلر در دره تولوکا ، مکزیک این دیدگاه را مجبور به تجدید نظر کرد (Niederhauser ، 1993 ، XNUMX).
1. در دره Toluca ، گونه های سیب زمینی غده ای محلی (Solanum demissum ، S. bulbocastanum و غیره) دارای مجموعه های مختلفی از ژن ها برای مقاومت عمودی همراه با سطح بالایی از مقاومت غیر اختصاصی هستند ، که نشان دهنده یک تکامل طولانی مدت با انگلی است. گونه های آمریکای جنوبی ، از جمله سیب زمینی زراعی ، فاقد ژن مقاوم هستند.
2. در دره Toluca ، جدايه هايي با انواع جفتگيري A1 و A2 وجود دارد كه در نتيجه آن جمعيت نژادي P. infestans گسترده است. در حالی که در وطن سیب زمینی های زراعی ، در آمریکای جنوبی ، انگلی به صورت کلونی گسترش می یابد.
3. در دره تولوکا سالانه همه گیری شدید بیماری اواخر بیماری وجود دارد. بنابراین ، در میان محققان آمریکای شمالی (دانشگاه کرنل) ، نظر در مورد Mesoamerica (آمریکای مرکزی) به عنوان زادگاه فیتوفتورا سیب زمینی ثابت شده است (گودوین و همکاران ، 1994).
محققان آمریکای جنوبی این عقیده را ندارند. آنها بر این باورند که سیب زمینی کشت شده و انگل P. infestans سرزمین مشترکی دارند - آندهای آمریکای جنوبی. آنها از دیدگاه خود با مطالعات مولکولی در مورد تجزیه و تحلیل چند شکلی DNA ژنوم میتوکندری (mtDNA) و ژن های هسته ای RAS و β توبولین پشتیبانی کردند (گومز-آلپی زار و همکاران ، 2007). آنها نشان دادند که سویه های جمع آوری شده از مناطق مختلف جهان از سه خط اجدادی واگرا ناشی می شوند که (هر سه) در آند آمریکای جنوبی یافت می شوند. هاپلوتیپ های آند از دو خط هستند: جدا شده از قدیمی ترین نژاد mtDNA در Solanaceae وحشی از بخش Anarrhicomenum در اکوادور یافت می شود ، در حالی که جدا شده از خط دوم در سیب زمینی ، گوجه فرنگی و شب بو وحشی رایج است. در Toluca ، حتی هاپلوتیپ های نادر نیز فقط از یک نژاد تبار هستند ، با تنوع ژنتیکی سویه های Toluca (فرکانس آللی کم در برخی از سایت های متغیر) نشان دهنده یک اثر بنیانگذار قوی به دلیل رانش اخیر است.
علاوه بر این ، گونه جدیدی از P. andina در آند یافت شد ، از لحاظ ریخت شناسی و ژنتیکی شبیه P. infestans ، كه به گفته نویسندگان ، از آند به عنوان نقطه داغ گونه زایی در تیره Phytophthora یاد می كند. سرانجام ، در اروپا و ایالات متحده ، جمعیت P. Infestans هر دو تبار آند را شامل می شود ، در حالی که در تولوکا تنها یک نژاد است.
این انتشار باعث پاسخگویی گروهی از محققان از کشورهای مختلف شد ، که کارهای تجربی زیادی را برای بازنگری در مطالعه قبلی انجام دادند (Goss و همکاران ، 2014). در این کار ، اولا ، توالی DNA ریزماهواره آموزنده تر برای مطالعه چند شکلی DNA استفاده شد. ثانیا ، برای تجزیه و تحلیل خوشه بندی ، مسیرهای مهاجرت ، زمان واگرایی جمعیت ها و غیره از مدلهای پیشرفته تری استفاده شده است (آمار F ، تقریب بیزی و غیره) و ثالثاً ، مقایسه ای نه تنها با گونه های آند P. andina ، که در آن طبیعت ترکیبی ایجاد شده است (P. infestans x Phytophthora sp.) ، اما همچنین با گونه های بومی مکزیکی P. mirabilis ، P. Ipomoeae و Phytophthora Phaseoli - از نظر ژنتیکی نزدیک به P. infestans متعلق به همان کلاد هستند (Kroon و همکاران ، 2012). در نتیجه این تجزیه و تحلیل ها ، بدون ابهام نشان داده شد که قسمت ریشه درخت فیلوژنتیک از همه گونه های تیره Phytophthora گرفته شده در مطالعه ، به جز هیبرید P. andina ، متعلق به سویه های مکزیک است و جریان مهاجرت جهت مکزیک - آند و نه بالعکس است و شروع آن با اروپا استعمار جهان جدید (300-600 سال پیش). بنابراین ، ظهور گونه های P. infestans ویژه شکست سیب زمینی در مرکز ژنتیکی ثانویه تشکیل گیاهان غلیظ غلیظ ، به عنوان مثال رخ داده است. در آمریکای مرکزی.
ژنوم P. INFESTANS
در سال 2009 ، یک تیم بین المللی از دانشمندان ژنوم کامل P infestans را توالی یابی کردند (Haas و همکاران ، 2009) ، اندازه آن 240 مگابایت بود. این چندین برابر بیشتر از گونه های نزدیك ص. sojae (95 مگابایت) است كه باعث پوسیدگی ریشه دانه های سویا و P. Ramorum (65 مگابایت) می شود و گونه های درختی با ارزشی مانند بلوط ، راش و برخی دیگر را تحت تأثیر قرار می دهد. داده های به دست آمده نشان داد که ژنوم شامل تعداد زیادی نسخه از توالی های تکرار شده - 74٪ است. این ژنوم شامل 17797 ژن رمزگذار پروتئین است که عمده آن ژن هایی هستند که در فرآیند های سلولی نقش دارند ، از جمله تکثیر DNA ، رونویسی و ترجمه پروتئین ها.
مقایسه ژنوم های جنس Phytophthora سازمانی غیرمعمول از ژنوم را نشان داد ، متشکل از مجموعه ای از توالی ژن های محافظت شده ، که در آن تراکم ژن نسبتاً زیاد و محتوای توالی های مکرر نسبتاً کم است و مناطق جداگانه با توالی ژنی غیر محافظت شده ، با تراکم ژن کم و محتوای زیاد در مناطق تکرار شونده. بلوک های محافظه کار 70٪ (12440) کل ژن های رمزگذار پروتئین P. infestans را تشکیل می دهند. در داخل بلوک های محافظه کار ، ژن ها معمولاً با فاصله بین ژنی 604 جفت باز فاصله نزدیک دارند. در مناطق بین بلوک های محافظه کار ، فاصله بین ژنی بیشتر است (3700 جفت باز) به دلیل افزایش تراکم عناصر تکرار شونده. ژن های ترشحی موثر سریع در حال تکامل در مناطق فقیر ژن قرار دارند.
تجزیه و تحلیل توالی ژن P. Infestans نشان داد که تقریباً یک سوم ژنوم مربوط به عناصر قابل انتقال است. ژنوم P. infestans به طور قابل توجهی از خانواده های مختلف ترانسپوزونها نسبت به سایر ژنومهای شناخته شده متفاوت است. بیشتر ترانسپوزونهای P. infestans متعلق به خانواده کولی ها هستند.
تعداد زیادی از خانواده های خاص ژنی درگیر در پاتوژنز در ژنوم P. infestans شناسایی شده اند. بخش قابل توجهی از آنها پروتئین های موثر را رمزگذاری می كنند كه فیزیولوژی گیاه میزبان را تغییر داده و به عفونت آن كمك می كنند. آنها به دو دسته گسترده تقسیم می شوند: اثرات آپوپلاستیک ، که در فضاهای بین سلولی (آپوپلاست) عمل می کنند ، و اثرات سیتوپلاسمی ، که از طریق هوسوریا وارد سلول می شوند. اثرات آپوپلاستیک شامل آنزیم های هیدرولیتیک ترشحی مانند پروتئازها ، لیپازها و گلیکوزیلازها است که سلول های گیاهی را از بین می برد. مهار کننده های آنزیم های دفاعی گیاه میزبان ؛ و سموم نکروزان مانند پروتئین های شبه Nep1 (NPLs) و پروتئین های کوچک غنی از سیستئین (SCR) مانند Pcf.
ژن های تأثیرگذار P. infestans زیاد و معمولاً بزرگتر از ژن های غیر بیماری زا هستند. مشهورترین آنها اثرات سیتوپلاسمی RXLR و Crinkler (CNR) هستند. اثرات سیتوپلاسمی معمولی اومیست ها پروتئین های RXLR هستند. تمام ژنهای موثر RXLR كه تاكنون كشف شده اند حاوی گروه آمینو ترمینال Arg-XLeu-Arg هستند ، جایی كه X اسید آمینه است. در نتیجه مطالعه ، پیشنهاد شد که 563 ژن RXLR در ژنوم P. infestans وجود دارد که 60٪ بیشتر از P. sojae و P. ramorum است. تقریبا نیمی از ژن های RXLR در ژنوم P. infestans گونه های خاصی هستند. تأثیرگذارهای RXLR دارای توالی متنوعی هستند. در میان آنها ، یک خانواده بزرگ و 150 خانواده کوچک شناسایی شدند. بر خلاف پروتئوم اصلی ، ژن های موثر RXLR معمولاً در مناطق فقیر از ژن و غنی از تکرار ژنوم قرار دارند. عناصر متحرک که پویایی این مناطق را تعیین می کنند ، ترکیب مجدد را در این ژن ها تسهیل می کنند.
اثرات CRN سیتوپلاسمی در اصل در رونوشت های P. infestans رمزگذاری کننده پپتیدهای نکروز بافت گیاهی شناسایی شد. از زمان کشف آنها ، اطلاعات کمی در مورد خانواده این تأثیرگذاران شناخته شده است. تجزیه و تحلیل ژن P. Infestans خانواده عظیمی از 196 ژن CRN را نشان داد ، که بسیار بزرگتر از P. sojae (100 CRN) و P. ramorum (19 CRN) است. مانند RXLR ها ، CRN ها نیز پروتئین های مدولار هستند و از یک ناحیه ترمینال NFLAK (50 اسید آمینه) و یک دامنه DWL مجاور حاوی ژن های بسیار محافظت شده تشکیل شده اند. بیشتر CRN ها (60٪) دارای یک پپتید سیگنال هستند.
احتمال CRN های مختلف برای ایجاد اختلال در روند سلولی گیاه میزبان مورد بررسی قرار گرفته است. هنگام تجزیه و تحلیل نکروز گیاه ، حذف پروتئین های CRN2 امکان شناسایی ناحیه انتهایی C را که شامل 234 اسید آمینه است (موقعیت های 173-407 ، حوزه DXG) و باعث مرگ سلول می شود. تجزیه و تحلیل ژن های CRN P. infestans چهار منطقه مختلف C-terminal را نشان داد ، که همچنین باعث مرگ سلول در گیاه می شود. اینها شامل دامنه های DC تازه شناسایی شده (P. Infestans دارای 18 ژن و 49 شبه ژن) و همچنین دامنه های D2 (14 و 43) و DBF (2 و 1) هستند که مشابه پروتئین کینازها هستند. پروتئین های حوزه های CRN بیان شده در یک گیاه (در غیاب پپتیدهای سیگنال) در سلول گیاه حفظ می شوند و با یک مکانیسم درون سلولی مرگ سلول را تحریک می کنند. 255 توالی دیگر حاوی حوزه های CRN به احتمال زیاد به عنوان ژن عمل نمی کنند.
احتمالاً افزایش تعداد و اندازه خانواده های ژنی م effثر RXLR و CRN به دلیل نوترکیبی همولوگ غیر آللی و تکثیر ژن بوده است. علی رغم این واقعیت که ژنوم حاوی تعداد زیادی از عناصر متحرک فعال است ، هنوز هیچ مدرک مستقیمی در مورد انتقال ژن های م effثر وجود ندارد.
روش های مورد استفاده در مطالعه ساختار جمعیت
مطالعه ساختار ژنتیکی جمعیت ها در حال حاضر بر اساس تجزیه و تحلیل فرهنگ های خالص سویه های تشکیل دهنده آن است. تجزیه و تحلیل جمعیت های بدون جداسازی محصولات خالص نیز برای اهداف خاصی انجام می شود ، مانند ، برای مثال ، مطالعه در مورد تهاجمی بودن یک جمعیت یا وجود سویه های مقاوم در برابر قارچ کش ها در آن (فیلیپوف و همکاران ، 2004 ؛ Derevyagina و دیگران ، 1999). این نوع تحقیق شامل استفاده از روشهای خاصی است که شرح آنها از حوصله این بررسی خارج است. برای تجزیه و تحلیل مقایسه ای سویه ها ، از تعدادی روش استفاده می شود ، هم بر اساس تجزیه و تحلیل ساختار DNA و هم در مطالعه تظاهرات فنوتیپی. تجزیه و تحلیل تطبیقی جمعیت باید با تعداد زیادی از جدایه ها مقابله کند ، که الزامات خاصی را به روش های استفاده شده تحمیل می کند. در حالت ایده آل ، آنها باید شرایط زیر را داشته باشند (کوک ، لیس ، 2004 ، مولر ، ولفنبرگر ، 1999):
- ارزان ، آسان برای اجرا ، به هزینه های قابل توجهی از زمان نیاز ندارید ، مبتنی بر فن آوری های موجود (به عنوان مثال PCR) باشد.
- باید تعداد کافی کافی از ویژگی های نشانگر شبه مستقل را ایجاد کند ؛
- قابلیت تولید مجدد بالا دارند
- از حداقل مقدار بافت مورد بررسی استفاده کنید.
- خاص بستر باشد (آلودگی موجود در فرهنگ نباید بر نتایج تأثیر بگذارد) ؛
- نیازی به استفاده از روش های خطرناک و مواد شیمیایی بسیار سمی نیست.
متأسفانه ، هیچ متدی با تمام پارامترهای فوق مطابقت ندارد. برای مطالعه مقایسه ای سویه ها در زمان ما ، روش هایی بر اساس تجزیه و تحلیل صفات فنوتیپی استفاده می شود: حدت به انواع سیب زمینی و گوجه فرنگی (نژاد سیب زمینی و گوجه فرنگی) ، نوع جفت گیری ، طیف های پپتیداز و ایزوآنزیم های ایزومراز گلوکز-6-فسفات و همچنین برای تجزیه و تحلیل ساختار DNA: قطعه محدود کننده (RFLP) ، که معمولاً با یک کاوشگر هیبریداسیون RG 57 ، تجزیه و تحلیل تکرارهای ریزماهواره (SSR و InterSSR) ، تقویت با آغازگرهای تصادفی (RAPD) ، تقویت قطعات محدود کننده (AFLP) ، تقویت با آغازگرهای همسان با توالی عناصر متحرک (به عنوان مثال ، Inter SINE PCR) ، تعیین هاپلوتیپ های DNA میتوکندریایی.
توضیحات مختصر روشهای مطالعه مقایسه ای سویه های مورد استفاده در کار با P. Infestans
صفات نشانگر فنوتیپی
مسابقات "سیب زمینی"
نژادهای "سیب زمینی" یک مارکر معمولاً مورد تحقیق و استفاده است. نژادهای "سیب زمینی ساده" دارای یک ژن برای حدت سیب زمینی ، "پیچیده" - حداقل دو ژن هستند. بلك و همكاران (1953) ، با جمع بندی تمام داده های موجود ، دریافتند كه نژاد فیتوفتورا قادر است گیاهان را با ژن / ژن های مقاومت مربوط به ژن / ژن های حدت P. infestans آلوده كند و نژادهای 1 ، 2 ، 3 و 4 را آلوده كرد. با ژن R1 ، R2 ، R3 و R4 ، به ترتیب ، تعامل بین انگلی و میزبان با توجه به اصل ژن ژن اتفاق می افتد. بعلاوه ، بلک با مشارکت Gallegly و Malcolmson ژنهای مقاومت R5 ، R6 ، R7 ، R8 ، R9 ، R10 و R11 و همچنین نژادهای مربوطه را کشف کرد (Black، 1954؛ Black & Gallegly، 1957؛ Malcolmson & Black، 1966؛ Malcolmson، 1970).
مجموعه گسترده ای از داده ها در مورد ترکیب نژادی عوامل بیماری زا از مناطق مختلف وجود دارد. بدون تجزیه و تحلیل دقیق این داده ها ، ما فقط یک روند کلی را نشان خواهیم داد: جایی که انواع با ژن مقاومت جدید یا ترکیبات آنها استفاده می شد ، در ابتدا برخی از ضعف های بیماری اواخر بیماری وجود داشت ، اما پس از آن نژادهایی با ژن های حدت مربوطه ظاهر شدند و انتخاب شدند و شیوع بیماری اواخر بیماری مجدداً آغاز شد. حدت خاص در برابر 4 ژن مقاومتی اول (R1-R4) بندرت در مجموعه های جمع آوری شده قبل از ورود به کشت انواع با این ژن ها مشاهده شد ، اما هنگامی که عامل بیماری زایی بر روی انواع حامل این ژن ها پارازیت شد ، تعداد سویه های ویروس آور به شدت افزایش یافت. از طرف دیگر ، ژن های 5-11 در مجموعه ها کاملاً رایج بودند (شاو ، 1991).
مطالعه ای در مورد نسبت نژادهای مختلف در طول فصل رشد ، که در اواخر دهه 1980 انجام شد ، نشان داد که در ابتدای توسعه بیماری ، کلون هایی با تهاجم کم و 1-2 ژن حدت در جمعیت غالب هستند.
بعلاوه ، با بروز بیماری اواخر بیماری ، غلظت کلونهای اصلی کاهش می یابد و تعداد نژادهای "پیچیده" با پرخاشگری زیاد افزایش می یابد. وقوع دومی در پایان فصل به 100٪ می رسد. هنگام ذخیره غده ها ، میزان پرخاشگری کاهش می یابد و ژن های حدت فردی از بین می رود. پویایی جایگزینی کلون می تواند در انواع مختلف از طرق مختلف رخ دهد (Rybakova & Dyakov، 1990). با این حال ، مطالعات ما در سال 2000-2010 نشان داد که نژادهای پیچیده از همان ابتدای اپیتوتیک ها در میان سویه های جدا شده از سیب زمینی و گوجه فرنگی یافت می شوند. این احتمالاً به دلیل تغییر در جمعیت P. Infestans در روسیه است.
تا سال 1988-1995 ، فراوانی وقوع "فوق العاده" با تمام یا تقریباً تمام ژنهای حدت در مناطق مختلف به 70-100٪ رسیده است. چنین وضعیتی به عنوان مثال در بلاروس ، در مناطق لنینگراد ، مسکو ، اوستیای شمالی و آلمان مشاهده شد (ایوانویک و همکاران ، 2002a ، 2002b ؛ پولیتیکو ، 1994 ؛ شوبر-بوتین و دیگران ، 1995).
مسابقات "گوجه فرنگی"
در ارقام گوجه فرنگی ، فقط 2 ژن مقاومت در برابر بیماری اواخر بیماری - Ph1 (Gallegly & Marvell، 1955) و Ph2 (Al-Kherb، 1988) یافت شد. همانطور که در مورد نژادهای سیب زمینی تعامل بین گوجه فرنگی و P. infestans بر اساس ژن به ژن رخ می دهد. نژاد T0 گونه هایی را که فاقد ژن مقاومتی هستند ، آلوده می کند (بیشتر گونه های مورد استفاده صنعتی) ، نژاد T1 گونه هایی را با ژن Ph1 (اتاوا) و نژاد T2 - گونه هایی با ژن Ph2 را آلوده می کند.
در روسیه ، تقریباً به طور انحصاری T0 در سیب زمینی یافت می شود. T0 در ابتدای فصل بر گوجه فرنگی غلبه داشت ، اما بعداً مسابقه T1 جایگزین آن شد (Dyakov et al.، 1975، 1994). پس از سال 2000 ، T1 روی سیب زمینی در بسیاری از جمعیت در همان ابتدای استفاده از داروهای اپی فیت وجود دارد. در ایالات متحده ، سویه های سیب زمینی برای گوجه فرنگی و همچنین نژادهای T0 ، T1 و T2 غیر بیماری زا بودند ، در حالی که T1 و T2 بر گوجه فرنگی غالب بودند (Vartanian & Endo، 1985؛ Goodwin et al.، 1995).
نوع جفت گیری
برای انجام مطالعه ، سویه های تستر (مرجع) با انواع جفت گیری شناخته شده - A1 و A2 مورد نیاز است. ایزوله آزمایش به صورت جفت در ظروف پتری با محیط آگار جو دوسر با آنها تلقیح می شود. پس از 10 روز انکوباسیون ، صفحات از نظر وجود یا عدم وجود اوسپورها در محیط در منطقه تماس سویه ها بررسی می شوند. 4 گزینه وجود دارد: سویه متعلق به نوع جفت گیری A1 است ، اگر با تستر A2 اوسپور تشکیل دهد ، به A2 ، اگر با تستر A1 اوسپور تشکیل دهد ، به A1A2 ، اگر با هر دو آزمایشگر اوسپور تشکیل دهد یا استریل باشد (00) ، اگر اووسپور تشکیل ندهد بدون تستر (دو گروه آخر نادر هستند).
برای تعیین سریعتر انواع جفت گیری ، تلاش شد مناطق ژنوم مرتبط با نوع جفت گیری شناسایی شود ، با هدف استفاده بیشتر از آنها برای تعیین نوع جفت گیری توسط PCR. یکی از اولین آزمایش های موفق برای شناسایی چنین سایتی توسط محققان آمریکایی انجام شد (جودلسون و همکاران ، 1995). با استفاده از روش RAPD ، آنها توانستند منطقه W16 مرتبط با نوع جفت گیری را در فرزندان دو جدایه متقاطع شناسایی کنند و برای تقویت آن یک جفت آغازگر 24 جفت باز (W16-1 (5'-AACACGCACAAGGCATATAAATGTA-3 ") و W16-2 (5") طراحی کنند. -GCGTAATGTAGCGTAACAGCTCTC-3 ') پس از محدودیت محصول PCR با آنزیم محدود کننده HaeIII ، امکان جداسازی جدایه ها با انواع جفت شدن A1 و A2 وجود دارد.
محققان کره ای تلاش دیگری برای به دست آوردن نشانگرهای PCR برای تعیین انواع جفت گیری انجام دادند (کیم ، لی ، 2002). آنها محصولات خاص را با استفاده از روش AFLP شناسایی کردند. در نتیجه ، یک جفت آغازگر PHYB-1 (رو به جلو) (5'-GATCGGATTAGTCAGACGAG-3 ') و PHYB-2 (5'-GCGTCTGCAAGGCGCATTTT-3') ایجاد شد ، که امکان تقویت انتخابی منطقه ژنوم مرتبط با جفت شدن A2 را فراهم می کند. پس از آن ، آنها این کار را ادامه دادند و آغازگرهای 5 'AAGCTATACTGGGACAGGGT-3' (INF-1 ، رو به جلو) و 5'-GCGTTCTTTCGTATTACCAC-3 '(INF-2) را طراحی کردند ، که به این ترتیب امکان تقویت انتخابی منطقه Mat-A1 مشخصه سویه ها با نوع جفت گیری فراهم می شود. A1 استفاده از تشخیص PCR در انواع جفت گیری نتایج خوبی را در مطالعه جمعیت P. infestans در جمهوری چک نشان داد (Mazakova et al.، 2006) ، تونس (Jmour ، Hamada ، 2006) و مناطق دیگر. در آزمایشگاه ما (Mytsa ، Elansky ، منتشر نشده) ، 34 سویه P. infestans جدا شده از اندام های سیب زمینی و گوجه فرنگی بیمار در مناطق مختلف روسیه (استانهای Kostroma ، Ryazan ، Astrakhan ، Moscow) مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نتایج تجزیه و تحلیل PCR با استفاده از آغازگرهای اختصاصی بیش از 90٪ با نتایج تجزیه و تحلیل نوع جفت گیری به روش سنتی بر روی یک ماده مغذی همزمان شد.
جدول 1. تغییر مقاومت در کلون Sib 1 (Elansky و همکاران ، 2001)
محل جمع آوری نمونه | تعداد جدايه هاي آناليز شده | تعداد سویه های حساس (S) ، مقاوم ضعیف (SR) و مقاوم (R) ، رایانه (٪) | ||
S | SR | R | ||
G. Vladivostok | 10 | 1 (10) | 4 (40) | 5 (50) |
جی چیتا | 5 | 0 | 0 | 5 (100) |
ایرکوتسک | 9 | 9 (100) | 0 | 0 |
G. کراسنویارسک | 13 | 12 (92) | 1 (8) | 0 |
شهر یکاترینبورگ | 15 | 8 (53) | 1 (7) | 6 (40) |
او. ساخالین | 66 | 0 | 0 | 66 (100) |
منطقه اومسک | 18 | 0 | 0 | 18 (100) |
مقاومت به متالاکسیل به عنوان یک نشانگر جمعیت
در اوایل دهه 1980 ، شیوع شدید بیماری اواخر بیماری ناشی از سویه های مقاوم به متالاکسیل P. infestans در مناطق مختلف مشاهده شد. مزارع سیب زمینی در بسیاری از کشورها متحمل خسارات قابل توجهی شده اند (Dowley & O'Sullivan، 1981؛ Davidse et al.، 1983؛ Derevyagina، 1991). از آن زمان به بعد ، در بسیاری از کشورهای جهان ، نظارت دائمی بر وقوع سویه های مقاوم به فنیل آمید در جمعیت P. infestans انجام شده است. علاوه بر ارزیابی عملی از چشم انداز استفاده از داروهای حاوی فنیل آمید ، ایجاد یک سیستم اقدامات محافظتی و پیش بینی اپی فیتوتیزها ، مقاومت در برابر این داروها به یکی از ویژگی های نشانگر تبدیل شده است که به طور گسترده ای برای تجزیه و تحلیل مقایسه ای جمعیت این پاتوژن استفاده می شود. با این حال ، استفاده از مقاومت به متالاکسیل در مطالعات مقایسه ای جمعیت باید با در نظر گرفتن این واقعیت انجام شود: 1 - اساس ژنتیکی مقاومت هنوز به طور دقیق مشخص نشده است ، 2 - مقاومت در برابر متالاکسیل یک ویژگی وابسته به انتخاب است که بسته به استفاده از فنیل آمیدها می تواند تغییر کند ، 3 - متفاوت درجه حساسیت به سویه های متالاکسیل در یک خط کلونال (جدول 1).
طیف ایزوزیم ها
نشانگرهای ایزوزیم معمولاً مستقل از شرایط خارجی هستند ، وراثت مندلی را نشان می دهند و غالب هستند ، و به این ترتیب می توان بین همو و هتروزیگوت ها را از هم تشخیص داد. استفاده از پروتئین ها به عنوان نشانگرهای ژنی ، شناسایی مجدد سازماندهی وسیع مواد ژنتیکی از جمله جهش های کروموزومی و ژنومی و جایگزینی های اسید آمینه منفرد را امکان پذیر می سازد.
مطالعات الکتروفورتیک پروتئین ها نشان داده است که بیشتر آنزیم ها در موجودات زنده به صورت چندین بخش متفاوت از نظر تحرک الکتروفورز وجود دارد. این کسرها در نتیجه رمزگذاری اشکال مختلف آنزیم ها توسط مکان های مختلف (ایزوزیم ها یا ایزوزیم ها) یا توسط آلل های مختلف یک منبع (آلوزیم ها یا آلوآنزیم ها) متفاوت است. یعنی ایزوزیم ها اشکال مختلف یک آنزیم هستند. اشکال مختلف دارای فعالیت کاتالیزوری یکسانی هستند ، اما در جایگزینی های اسید آمینه منفرد در پپتید و مسئول کمی متفاوت هستند. چنین اختلافاتی در طول الکتروفورز آشکار می شود.
در مطالعه سویه های P. infestans ، از طیف ایزوآنزیم های دو پروتئین ، پپتیداز و گلوکز-6-فسفات ایزومراز استفاده می شود (این آنزیم در جمعیت روسیه یک شکل است ، بنابراین روش های مطالعه آن در این کار ارائه نشده است). برای جداسازی آنها به ایزوآنزیم ها در یک میدان الکتریکی ، آماده سازی های پروتئینی جدا شده از ارگانیسم های مورد مطالعه بر روی یک صفحه ژل قرار داده شده در یک میدان الکتریکی اعمال می شود. میزان انتشار پروتئین های جداگانه در ژل به بار و وزن مولکولی بستگی دارد ؛ بنابراین ، در یک میدان الکتریکی ، مخلوط پروتئین ها به کسرهای جداگانه ای تقسیم می شود ، که می توان با استفاده از رنگ های خاص تجسم کرد.
مطالعه ایزوآنزیم های پپتیداز بر روی ژل های سلولز استات ، نشاسته یا پلی آکریل آمید انجام می شود. راحت ترین روش روشی است که بر اساس استفاده از ژل های استات سلولزی تولید شده توسط Helena Laboratories Inc. به مقادیر زیادی از مواد آزمایشگاهی احتیاج ندارد ، به شما اجازه می دهد پس از الکتروفورز برای هر دو محل آنزیم ، باندهای متضاد روی ژل بدست آورید ، اجرای آن به زمان زیاد و هزینه مواد نیاز ندارد (شکل 2).
تکه کوچکی از میسلیوم به یک میکروتولپ 1,5 میلی لیتری منتقل می شود ، 1-2 قطره آب مقطر به آن اضافه می شود. پس از آن ، نمونه همگن می شود (به عنوان مثال ، با یک مته الکتریکی با یک اتصال پلاستیکی مناسب برای میکروتوب) و به مدت 25 ثانیه روی سانتریفیوژ در 13000 دور در دقیقه رسوب می کند. 8 میکرولیتر از هر میکروتوب. ماده رویی به صفحه اعمال کننده منتقل می شود.
ژل استات سلولز را از ظرف بافر خارج کرده ، بین دو ورق کاغذ فیلتر لکه دار کرده و لایه کار را روی پایه پلاستیکی نرم افزار قرار می دهیم. محلول از صفحه توسط اپلیکاتور 2-4 بار به ژل منتقل می شود. ژل به یک اتاق الکتروفورز منتقل می شود ،
جدول 2. ترکیب محلول مورد استفاده برای رنگ آمیزی ژل استات سلولز در تجزیه و تحلیل ایزوآنزیم های پپتیداز ، یک قطره رنگ (آبی بروموفنول) در لبه ژل قرار می گیرد.
TRIS HCl ، 0,05M ، Ph 8,0 2 میلی لیتر
پراکسیداز ، 1000 U / ml 5 قطره
o-dianisidine ، 4 میلی گرم در میلی لیتر 8 قطره
MgCl2 ، 20 میلی گرم در میلی لیتر 2 قطره
Gly-Leu ، 15 میلی گرم در میلی لیتر 10 قطره
L- آمینو اسید اکسیداز ، 20 قطره در میلی لیتر
الکتروفورز به مدت 20 دقیقه انجام می شود. در 200 ولت پس از الکتروفورز ، ژل به یک میز نقاشی منتقل می شود و با یک محلول مخصوص رنگ آمیزی رنگ می شود (جدول 2). 10 میلی لیتر آگار 1,6٪ DIFCO به طور اولیه در مایکروویو ذوب شده ، در دمای 60 درجه سانتیگراد خنک می شود ، پس از آن 2 میلی لیتر آگار با یک مخلوط رنگ مخلوط شده و روی ژل ریخته می شود. نوارها طی 15-20 دقیقه ظاهر می شوند. معرف ال آمینو اسید اکسیداز بلافاصله قبل از مخلوط کردن محلول با آگار مذاب اضافه می شود.
در جمعیت های روسیه ، مکان Pep 1 توسط ژنوتیپ های 100/100 و 92/100 نشان داده می شود. هموزیگوت 92/92 بسیار نادر است (حدود 0,1/2 درصد). Locus Rehr 100 با سه ژنوتیپ 100/100 ، 112/112 و 112/3 نشان داده شده است و هر 2003 نوع آن کاملاً رایج است (الانکی و اسمیرنوف ، 2 ، شکل XNUMX).
تحقیقات ژنوم
چند شکلی طول قطعه محدود با هیبریداسیون بعدی (RFLP-RG 57)
DNA کل با آنزیم محدود کننده Eco R1 تیمار می شود ، قطعات DNA توسط الکتروفورز در ژل آگارز جدا می شود. DNA هسته ای بسیار بزرگ است و توالی های تکراری زیادی دارد ، که تجزیه و تحلیل مستقیم قطعات متعددی را که با اثر آنزیم های محدود کننده به دست می آیند ، دشوار می کند. بنابراین ، قطعات DNA جدا شده در ژل به یک غشا special خاص منتقل شده و برای هیبریداسیون با پروب RG 57 که شامل نوکلئوتیدهای دارای برچسب رادیواکتیو یا فلورسنت است ، استفاده می شود. این کاوشگر با توالی های ژنومی تکراری هیبرید می شود (گودوین و همکاران ، 1992 ، فوربس و همکاران ، 1998). پس از تجسم نتایج حاصل از هیبریداسیون روی ماده نور یا رادیواکتیو ، یک پروفایل ترکیبی چند موضعی (اثر انگشت) به دست می آید که توسط 25-29 قطعه نشان داده می شود (فوربس و همکاران ، 1998). فرزندان جنسیتی (کلونال) مشخصات یکسانی خواهند داشت. با ترتیب نوارها بر روی الکتروفورتوگرام ، می توان شباهت ها و تفاوت ارگانیسم های مقایسه شده را قضاوت کرد.
هاپلوتیپ های DNA میتوکندریایی
در اکثر سلولهای یوکاریوتی ، mtDNA به شکل یک مولکول DNA حلقوی دو رشته ای ارائه می شود که برخلاف کروموزوم های هسته ای سلول های یوکاریوتی ، به صورت نیمه محافظه ای تکثیر می شود و با مولکول های پروتئین در ارتباط نیست.
ژنوم میتوکندری P. infestans توالی یابی شد و تعدادی از آثار به تجزیه و تحلیل طول قطعه محدود شد (کارتر و همکاران ، 1990 ، گودوین ، 1991 ، گاوینو ، فرای ، 2002). بعد از اینکه گریفیت و شاو (1998) روشی ساده و سریع را برای تعیین هاپلوتیپهای mtDNA ایجاد کردند ، این نشانگر به یکی از محبوب ترین ها در مطالعات P. Infestans تبدیل شد. ماهیت روش شامل تقویت پی در پی دو قطعه DNA میتوکندری (از ژنوم مشترک) با آغازگرهای F2-R2 و F4-R4 (جدول 3) و محدودیت بعدی آنها با آنزیم های محدود کننده MspI (قطعه 1) و EcoR1 (قطعه 2). این روش به شما امکان می دهد 4 هاپلوتیپ را شناسایی کنید: Ia ، IIa ، Ib ، IIb. نوع II با وجود یک درج اندازه 1881 جفت باز و با مکان متفاوت مکانهای محدودیت در مناطق P2 و P4 از نوع I متفاوت است (شکل 3).
از سال 1996 ، در میان سویه های جمع آوری شده در خاک روسیه ، فقط هاپلوتیپ های Ia و IIa مشاهده شد (Elansky et al.، 2001، 2015). آنها را می توان پس از جداسازی محصولات محدود کننده با آغازگر F2-R2 در یک میدان الکتریکی شناسایی کرد (شکل 4 ، 5). انواع mtDNA در تحلیل مقایسه ای سویه ها و جمعیت ها استفاده می شود. در تعدادی از آثار ، از انواع DNA میتوکندریایی برای جداسازی خطوط کلونال و پاسپورت کردن جدايه های P. infestans استفاده شد (بوتز و همکاران ، 2007 ، شین و همکاران ، 2009). با استفاده از روش PCR-RFLP ، نتیجه گیری شد که mtDNA در همان سویه P. infestans ناهمگن است (Elansky and Milyutina، 2007). شرایط تقویت: 1 برابر (500 ثانیه 94 درجه سانتیگراد) ، 40 برابر (30 ثانیه 90 درجه سانتیگراد ، 30 ثانیه 52 درجه سانتیگراد ، 90 ثانیه 72 درجه سانتیگراد) ؛ 1 برابر (5 دقیقه. 72 درجه سانتیگراد). مخلوط واکنش: (20 میکرولیتر): 0,2 U Taq DNA پلیمراز ، 1x 2,5 میلی مولار MgCl2-Taq بافر ، 0,2 میلی مولار هر dNTP ، 30 آغازگر pM و 5 نانوگرم DNA آنالیز شده ، آب دیونیزه - حداکثر 20 میکرولیتر.
محدودیت محصول PCR به مدت 4-6 ساعت در دمای 37 درجه سانتیگراد انجام می شود. مخلوط محدودیت (20 میکرولیتر): 10x MspI (2 میکرولیتر) ، 10 برابر بافر محدودیت (2 میکرولیتر) ، آب دیونیزه (6 میکرولیتر) ، محصول PCR (10 میکرولیتر).
جدول 3. آغازگرهای مورد استفاده برای تقویت مناطق چند شکل mtDNA
منبع | آغازگر | طول و محل قرارگیری آستر | طول محصول PCR | محدود کردن |
---|---|---|---|---|
P2 | F2: 5'- TTCCCTTTGTCCTCTACCGAT | 21؛ 13619-13639 | 1070 | MspI |
R2: 5'- TTACGGCGGTTTAGCACATACA | 22؛ 14688-14667 | |||
P4 | F4: 5'- TGGTCATCCAGAGGTTTATGTT | 22؛ 9329-9350 | 964 | EcoRI |
R4:5 - CCGATACCGATACCAGCACCAA | 22؛ 10292-10271 |
تقویت آغازگر تصادفی (RAPD)
هنگام انجام RAPD ، از یک آغازگر (گاهی اوقات چندین آغازگر به طور همزمان) با توالی نوکلئوتیدی دلخواه ، معمولاً به طول 10 نوکلئوتید ، با محتوای زیاد (از 50٪) نوکلئوتیدهای GC و دمای پخت کم (حدود 35 درجه سانتیگراد) استفاده می شود. چنین آغازگرهایی در بسیاری از مکانهای مکمل ژنوم "فرود می آیند". پس از تقویت ، تعداد زیادی آمپلیکن بدست می آید. تعداد آنها به آغازگر (های) مورد استفاده و شرایط واکنش (غلظت MgCl2 و دمای بازپخت) بستگی دارد.
تجسم آمپلیکن ها با تقطیر در ژل پلی آکریل آمید یا آگارز انجام می شود. هنگام انجام تجزیه و تحلیل RAPD ، لازم است که به دقت خلوص ماده تجزیه و تحلیل شده را کنترل کنید ، زیرا آلودگی با سایر اشیا living زنده می تواند باعث افزایش قابل توجهی در تعداد مصنوعات شود که در تجزیه و تحلیل مواد خالص بسیار زیاد است (پرز و همکاران ، 1998). استفاده از این روش در مطالعه ژنوم P. infestans در بسیاری از آثار منعکس شده است (Judelson، Roberts، 1999، Ghimire et al.، 2002، Carlisle et al.، 2001). انتخاب شرایط واکنش و آغازگرها (51 آغازگر 10 نوکلئوتیدی مورد مطالعه قرار گرفت) در مقاله توسط ابو ال سامن و همکاران ، (2003) آورده شده است.
تجزیه و تحلیل تکرار ریزماهواره (SSR)
تکرارهای ریزماهواره ای (تکرار توالی ساده ، SSR) توالی کوتاه تکراری 1-3 (گاهی تا 6) نوکلئوتید موجود در ژنوم هسته ای تمام یوکاریوت ها هستند. تعداد تکرارهای پی در پی می تواند از 10 تا 100 باشد. مکانهای ریزماهواره با فرکانس نسبتاً بالایی اتفاق می افتند و کم و بیش به طور مساوی در کل ژنوم توزیع می شوند (لاگرکانتز و دیگران ، 1993). چندشکلی توالی های ریزماهواره با تفاوت در تعداد تکرارهای نقوش اساسی همراه است. نشانگرهای ریزماهواره غالب هستند ، که استفاده از آنها را برای تجزیه و تحلیل ساختار جمعیت ، تعیین خویشاوندی ، مسیرهای مهاجرت ژنوتیپ و غیره امکان پذیر می کند. از مزایای دیگر این نشانگرها ، باید به چند شکل بودن ، تکرارپذیری خوب ، خنثی بودن و توانایی انجام تجزیه و تحلیل و ارزیابی خودکار اشاره کرد. تجزیه و تحلیل چندشکلی تکرارهای ریزماهواره با تقویت PCR با استفاده از آغازگرهای مکمل توالی های منحصر به فرد مکان های ریز ماهواره انجام می شود. در ابتدا ، تجزیه و تحلیل با جداسازی محصولات واکنش بر روی یک ژل پلی اکریل آمید انجام شد. بعداً ، کارمندان Applied Biosystems پیشنهاد کردند که با استفاده از آشکارساز لیزر خودکار ، از آغازگرهای دارای برچسب فلورسنت استفاده کنند (Diehl و همکاران ، 1990) ، و سپس توالی دهنده های DNA خودکار استاندارد (Ziegle و همکاران ، 1992). برچسب زدن آغازگرها با رنگهای مختلف فلورسنت به شما امکان می دهد چندین نشانگر را همزمان در یک خط تجزیه و تحلیل کنید و بر این اساس ، بهره وری روش را به میزان قابل توجهی افزایش دهید و دقت تجزیه و تحلیل را افزایش دهید.
اولین انتشاراتی که به استفاده از تجزیه و تحلیل SSR برای مطالعه P. infestans اختصاص داشت در اوایل سال 2000 ظاهر شد. (Knapova ، Gisi ، 2002). همه نشانگرهای پیشنهادی نویسندگان درجه چند شکلگی کافی نشان ندادند ، با این حال ، دو نشانگر (4B و G11) در مجموعه 12 نشانگر SSR که توسط Lees و همکاران (2006) پیشنهاد شد و متعاقباً توسط شبکه تحقیقاتی Eucablight به تصویب رسید (www.eucablight .org) به عنوان یک استاندارد برای P. infestans. چند سال بعد ، یک مطالعه در مورد ایجاد یک سیستم برای تجزیه و تحلیل مولتی پلکس از P. infestans DNA بر اساس هشت نشانگر SSR منتشر شد (لی و همکاران ، 2010). سرانجام ، پس از ارزیابی همه نشانگرهای پیشنهادی قبلی و انتخاب آموزنده ترین آنها و همچنین بهینه سازی آغازگرها ، برچسب های فلورسنت و شرایط تقویت ، همان گروه از نویسندگان سیستمی را برای تجزیه و تحلیل مالتی پلکس یک مرحله ای شامل 12 نشانگر ارائه دادند (جدول 4 ؛ Li و همکاران). ، 2013a) آغازگرهای استفاده شده در این سیستم با یکی از چهار نشانگر فلورسنت (FAM ، VIC ، NED ، PET) انتخاب و برچسب گذاری شدند تا دامنه اندازه آلل آغازگرها با همان برچسب ها با هم همپوشانی نداشته باشند.
نویسندگان تجزیه و تحلیل را بر روی تقویت کننده PTC200 (MJ Research ، ایالات متحده آمریکا) با استفاده از کیت های PCR مالتی پلکس QIAGEN یا کیت های PCR Qiagen Typeit Microsatellite انجام دادند. حجم مخلوط واکنش 12.5 میکرولیتر بود. شرایط تقویت به شرح زیر بود: برای PCIA multiplex QIAGEN: 95 درجه سانتیگراد (15 دقیقه) ، 30 برابر (95 درجه سانتیگراد (20 ثانیه) ، 58 درجه سانتیگراد (90 ثانیه) ، 72 درجه سانتیگراد (60 ثانیه) ، 72 درجه سانتیگراد (20 دقیقه) ؛ برای QIAGEN نوع ماهواره PCR: 95 درجه سانتیگراد (5 دقیقه) ، 28 برابر (95 درجه سانتیگراد (30 ثانیه) ، 58 درجه سانتیگراد (90 ثانیه) ، 72 درجه سانتیگراد (20 ثانیه) ، 60 درجه سانتیگراد (30 دقیقه)
جداسازی و تجسم محصولات PCR با استفاده از آنالیز کننده DNA مویرگی اتوماتیک ABI3730 (Applied Biosystems) انجام شد.
جدول 4. خصوصیات 12 نشانگر استاندارد SSR که برای ژنوتیپ سازی P. Infestans استفاده می شود (لی و همکاران ، 2013a)
نام | تعداد آلل ها | محدوده اندازه آلل (جفت باز) | آغازگرها |
PiG11 | 13 | 130-180 | F: NED-TGCTATTTATCAAGCGTGGG R: GTTTTCAATCTGCAGCCGTAAGA |
Pi02 | 4 | 255-275 | F: NED-ACTTGCAGAACTACCGCCC R: GTTTGACCACTTTCCTGGTTC |
PinfSSR11 | 4 | 325-360 | F: NED-TTAAGCCACGACATGAGCTG R: GTTTAGACAATTGTTTTTGTGGTCGC |
D13 | 16 | 100-185 | FAM-TGCCCCCTGCTCACTC R: GCTCGAATTCATTTTCAGACTTG |
PinfSSR8 | 4 | 250-275 | F: FAM-AATCTGATCGCAACTGAGGG R: GTTTACAAGATACACACGGGGGCCCC |
PinfSSR4 | 7 | 280-305 | FAM-TCTTGTTCGAGTATGGCGACG R: GTTTCACTTCGGGAGAAAGGCTTC |
Pi04 | 4 | 160-175 | F: VIC-AGCGGCTTACCGATGG R: GTTTCAGCGGGCTGTTTCGAC |
Pi70 | 3 | 185-205 | F: VIC-ATGAAAATACGTCAATGCTCG R: CGTTGGATATTTCTATTTCTCTG |
PinfSSR6 | 3 | 230-250 | F: GTTTTGGTGGGGCTGAAGTTTT R: VIC-TCGCCACAAGATTTATTCCG |
Pi63 | 3 | 265-280 | F: VIC-ATGACGAAGATGAAAGTGAGG R: CGTATTTTCCTGTTTTCTCTACACC |
PinfSSR2 | 3 | 165-180 | F: PET-CGACTTACATCAACCGGC R: GTTTGCTTGGACTGCGTCTTTAGC |
Pi4B | 5 | 200-295 | F: PET-AAAATAAAGCCTTTGGTTCA R: GCAAGCGAGGTTGTAGATT |
نمونه ای از تجسم نتایج تجزیه و تحلیل در شکل نشان داده شده است. 6. نتایج با استفاده از نرم افزار GeneMapper 3.7 با مقایسه داده های به دست آمده با داده های جدا شده شناخته شده مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. برای تسهیل تفسیر نتایج تجزیه و تحلیل ، لازم است 1-2 جدایه مرجع با ژنوتیپ شناخته شده در هر مطالعه وجود داشته باشد.
روش تحقیق پیشنهادی بر روی تعداد قابل توجهی از نمونه های میدانی مورد آزمایش قرار گرفت و پس از آن ، نویسندگان پروتکل های استاندارد را بین آزمایشگاه های دو سازمان ، موسسه جیمز هاتون (انگلستان) و دانشگاه و تحقیقات واگنینگن (هلند) استاندارد کردند ، که همراه با امکان استفاده از کارت های استاندارد FTA برای ساده سازی جمع آوری و حمل نمونه های DNA P. infestans امکان صحبت در مورد امکان استفاده تجاری از این توسعه را فراهم کرد. علاوه بر این ، یک روش سریع و دقیق از ژنوتیپ سازی جدا شده P. infestans با استفاده از تجزیه و تحلیل SSR چندگانه ، امکان انجام مطالعات استاندارد در مورد جمعیت این بیماریزا را در مقیاس جهانی و ایجاد یک پایگاه داده جهانی در مورد بیماری بیماری اواخر بیماری در چارچوب پروژه Eucablight (www.eucablight.org) ، از جمله ، از جمله نتایج تجزیه و تحلیل ریزماهواره ، امکان پیگیری ظهور و گسترش ژنوتیپ های جدید در سراسر جهان را فراهم کرده است.
چند شکلی طول قطعه محدود شده تقویت شده (AFLP). AFLP (چند شکلی طول قطعه تقویت شده) یک فناوری برای تولید مارکرهای مولکولی تصادفی با استفاده از آغازگرهای خاص است. در AFLP ، DNA با ترکیبی از دو آنزیم محدود کننده درمان می شود. آداپتورهای خاص به انتهای چسبنده قطعات محدود کننده متصل می شوند.
این قطعات سپس با استفاده از آغازگرهای مکمل توالی آداپتور و سایت محدودیت تقویت می شوند و علاوه بر این یک یا چند پایه تصادفی را نیز در انتهای 3 'خود حمل می کنند. مجموعه قطعات به دست آمده به آنزیم های محدود کننده و نوکلئوتیدهای تصادفی انتخاب شده در انتهای 3'آغازگرها بستگی دارد (Vos et al.، 1995). AFLP - از ژنوتیپ برای بررسی سریع تغییرات ژنتیکی موجودات مختلف استفاده می شود.
شرح مفصلی از این روش در آثار مولر ، ولفنبارگر ، 1999 ، سائولکول و همکاران ، 1999 ارائه شده است. کارهای زیادی در مقایسه وضوح روش های AFLP و SSR توسط محققان چینی انجام شده است. خصوصیات فنوتیپی و ژنوتیپی 48 جدایه P. infestans جمع آوری شده در پنج منطقه شمال چین مورد مطالعه قرار گرفت. طیف AFLP هشت ژنوتیپ مختلف DNA را نشان داد ، در مقابل ژنوتیپ های SSR ، که هیچ گونه تنوعی برای آنها آشکار نشد (Guo و همکاران ، 2008).
تقویت با آغازگرهای همولوگ با توالی عناصر متحرک
نشانگرهای حاصل از توالی retrotransposons برای نقشه برداری ژنتیکی ، مطالعه تنوع ژنتیکی و فرایندهای تکاملی بسیار مناسب هستند (شولمن ، 2006). اگر آغازگرهایی ساخته شوند که مکمل توالی پایدار برخی از عناصر متحرک باشند ، می توان نواحی ژنوم واقع در بین آنها را تقویت کرد. در مطالعات عامل ایجاد کننده بیماری اواخر بیماری ، روش تقویت قسمت های ژنوم با استفاده از یک آغازگر مکمل توالی هسته ای Retropazone با SINE (عناصر هسته ای کوتاه پراکنده) با موفقیت انجام شد (لاوروا و الانسکی ، 2003). با استفاده از این روش ، اختلافات حتی در فرزندان غیرجنسی یک جدایه نیز مشاهده شد. در این رابطه ، نتیجه گیری شد که روش بین SINE - PCR بسیار خاص است و سرعت حرکت عناصر SINE در ژنوم فیتوفتورا زیاد است.
در ژنوم P. infestans ، 12 خانواده از retrotransposons کوتاه (SINE) شناسایی شده است. توزیع گونه retrotransposons کوتاه مورد بررسی قرار گرفت ، عناصری (SINE) که در ژنوم فقط P. infestans یافت می شود شناسایی شد (Lavrova ، 2004).
ویژگی های کاربرد روش های مقایسه تطبیقی سویه ها در مطالعات جمعیتی
هنگام برنامه ریزی مطالعه ، لازم است اهدافی را که دنبال می کند به روشنی درک کنید و از روش های مناسب استفاده کنید. بنابراین ، برخی از روش ها تولید تعداد زیادی از ویژگی های نشانگر مستقل را مجاز می دانند ، اما در عین حال قابلیت تولید مجدد کمی دارند و به شدت به معرفهای استفاده شده ، شرایط واکنش و آلودگی مواد مورد مطالعه بستگی دارند. بنابراین ، در هر مطالعه بر روی گروهی از سویه ها ، استفاده از چندین جدایه استاندارد (مرجع) ضروری است ، اما حتی در این حالت ، ترکیب نتایج چندین آزمایش بسیار دشوار است.
این گروه از روش ها شامل RAPD ، AFLP ، InterSSR ، InterSINE PCR است. پس از تقویت ، تعداد زیادی از قطعات DNA در اندازه های مختلف به دست می آید. توصیه می شود در صورت ایجاد تفاوت بین سویه های نزدیک به یکدیگر (فرزندان والدین ، جهش نوع وحشی و غیره) ، یا در مواردی که نیاز به تجزیه و تحلیل دقیق یک نمونه کوچک است ، از چنین تکنیک هایی استفاده شود. بنابراین ، روش AFLP به طور گسترده ای در نقشه برداری ژنتیکی P. infestans (ون در لی و همکاران ، 1997) و در مطالعات درون جمعیتی استفاده می شود (Knapova، Gisi، 2002، Cooke et al، 2003، Flier et al، 2003). استفاده از چنین روشهایی هنگام ایجاد پایگاه داده از گونه ها نامناسب است ، زیرا هنگام انجام تجزیه و تحلیل در آزمایشگاه های مختلف ، یکسان سازی حسابداری نتایج عملاً غیرممکن است.
علیرغم سادگی و سرعت ظاهری اجرا (جداسازی DNA بدون تصفیه خوب ، تقویت ، تجسم نتایج) ، این گروه از روشها مستلزم استفاده از روش خاصی برای مستند سازی نتایج است: تقطیر در ژل پلی آکریل آمید با آغازگرهای برچسب دار (رادیواکتیو یا لومینسانس) و در نتیجه قرار گرفتن در معرض نور یا مواد رادیواکتیو. تصویربرداری متداول ژل اتیید بروماید آگارز معمولاً برای این روشها مناسب نیست زیرا تعداد زیادی از قطعات DNA در اندازه های مختلف می توانند ذوب شوند.
برعکس ، روشهای دیگر امکان تولید تعداد کمی از ویژگیها را با قابلیت تکرار پذیری بسیار بالا فراهم می کنند. این گروه شامل مطالعه هاپلوتیپ های DNA میتوکندریایی (فقط دو هاپلوتیپ Ia و IIa در روسیه ذکر شده است) ، نوع جفت گیری (بیشتر جدا شده ها به 2 نوع A1 و A2 تقسیم می شوند ، SF خود بارور به ندرت یافت می شود) و طیف ایزوایم پپتیداز (دو مکان Pep1 و Pep2) ، متشکل از دو ایزوآنزیم) و ایزومراز گلوکز-6-فسفات (در روسیه هیچ تغییری برای این ویژگی وجود ندارد ، اگرچه در سایر کشورهای جهان چند شکلی قابل توجهی مشاهده می شود). توصیه می شود هنگام تجزیه و تحلیل مجموعه ها ، تدوین پایگاه داده های منطقه ای و جهانی از این ویژگی ها استفاده کنید. در مورد تجزیه و تحلیل ایزوآنزیم ها و هاپلوتیپ های DNA میتوکندری ، انجام این کار بدون وجود سویه های استاندارد امکان پذیر است ، در حالی که در تجزیه و تحلیل انواع جفت گیری ، دو جدایه آزمایش با انواع جفت گیری شناخته شده مورد نیاز است.
شرایط واکنش و معرف ها فقط می توانند بر روی کنتراست محصول روی الکتروفورتوگرام تأثیر بگذارند ؛ تظاهرات مصنوعات در این نوع مطالعات بعید است.
در حال حاضر ، اکثر جمعیت ها در بخش اروپایی روسیه توسط سویه های هر دو نوع جفت گیری نشان داده می شوند (جدول 6) ، در این میان جدایه هایی با انواع Ia و IIa DNA میتوکندری وجود دارد (سایر انواع mtDNA موجود در جهان پس از 1993 در روسیه یافت نشده است). طیف ایزوآنزیم های پپتیداز با دو ژنوتیپ در مکان Pep1 (100/100 ، 92/92 و هتروزیگوت 92/100 و ژنوتیپ 92/92 بسیار نادر است (0,3/2٪)) و توسط دو ژنوتیپ در منبع Pep 100 (100/112) ، 112/100 و هتروزیگوت 112/112 ، با ژنوتیپ 112/100 که کمتر از 100/XNUMX اتفاق می افتد ، اما اغلب نیز اتفاق می افتد).
در طیف ایزوآنزیم های ایزومراز گلوکز-6-فسفات هیچ گونه تنوعی مشاهده نشد (ناپدید شدن خط کلونال US-1993) ؛ همه جدا شده های مورد مطالعه دارای ژنوتیپ 1/100 بودند (Elansky and Smirnov، 100).
گروه سوم روش ها امکان دستیابی به گروه کافی از شخصیت های نشانگر مستقل با قابلیت تکرار پذیری بالا را فراهم می کند. امروزه این گروه شامل پروب RFLP-RG57 است که 25-29 قطعه DNA در اندازه های مختلف تولید می کند. RFLP-RG57 می تواند هنگام تجزیه و تحلیل نمونه ها و هم هنگام تدوین پایگاه داده مورد استفاده قرار گیرد. با این حال ، این روش بسیار گرانتر از روشهای قبلی است ، وقت گیر است و به مقدار کافی DNA بسیار تمیز نیاز دارد. بنابراین ، محقق مجبور می شود حجم مواد آزمایش شده را محدود کند.
توسعه RFLP-RG57 در اوایل دهه 90 قرن گذشته مطالعات جمعیتی عامل ایجاد کننده بیماری اواخر دوره را به طور قابل توجهی تشدید کرد. این اساس روش مبتنی بر انتخاب و تجزیه و تحلیل "خطوط کلونال" شد (زیر را ببینید). همراه با RFLP-RG57 ، از نوع جفت گیری ، اثر انگشت DNA (روش RFLP-RG57) ، طیف های ایزوآنزیم های ایزومراز پپتیداز و گلوکز-6-فسفات و نوع DNA میتوکندری برای شناسایی خطوط کلونال استفاده می شود. با تشکر از او ، al. ، 1994 نشان داده شد) ، جایگزینی جمعیت های قدیمی با جمعیت های جدید (Drenth و همکاران ، 1993 ، Sujkowski و همکاران ، 1994 ، گودوین و دیگران ، 1995a) ، خطوط کلونی در بسیاری از کشورهای جهان را نشان داد. مطالعات سویه های روسی با استفاده از این روش ، چندشکلی ژنوتیپی سویه های قسمت اروپایی و یک شکل گیری جمعیتی مناطق آسیایی و خاور دور روسیه را نشان داد (Elansky et al، 2001). و اکنون این روش همچنان اصلی ترین روش در مطالعات جمعیتی P. infestans است. با این حال ، توزیع گسترده آن توسط هزینه نسبتاً زیاد و شدت کار در اجرا مانع می شود.
روش امیدوار کننده دیگری که به ندرت در مطالعات P. infestans استفاده می شود ، تجزیه و تحلیل تکرار ریزماهواره (SSR) است. در حال حاضر ، این روش به طور گسترده ای برای جداسازی خطوط کلونال استفاده می شود. برای تجزیه و تحلیل سویه ها ، صفات نشانگر فنوتیپی مانند وجود ژن های حدت در انواع سیب زمینی (Avdey ، 1995 ، Ivanyuk و همکاران ، 2002 ، Ulanova و همکاران ، 2003) و گوجه فرنگی به طور گسترده ای مورد استفاده قرار گرفت (و همچنان مورد استفاده قرار می گیرد). تاکنون ، ژنهای حدت برای انواع سیب زمینی به دلیل ظهور حداکثر (یا نزدیک به آن) تعداد ژنهای حدت در اکثر قریب به اتفاق جدا شده ها ، ارزش خود را به عنوان صفات شاخص در مطالعات جمعیت از دست داده اند. در همان زمان ، ژن حدت T1 برای ارقام گوجه فرنگی حامل ژن Ph1 مربوطه هنوز هم با موفقیت به عنوان صفت نشانگر مورد استفاده قرار می گیرد (Lavrova et al.، 2003؛ Ulanova et al.، 2003).
در بسیاری از آثار ، مقاومت در برابر قارچ کش به عنوان یک ویژگی مارکر استفاده می شود. به دلیل ظهور نسبتاً آسان جهش های مقاومتی در خطوط کلونال پس از استفاده از قارچ کشهای متالاکسیل- (یا مفنوکسام-) ، استفاده از این ویژگی در مطالعات جمعیتی نامطلوب است. به عنوان مثال ، اختلافات قابل توجهی در سطح مقاومت در خط کلونال Sib1 نشان داده شد (Elansky و همکاران ، 2001).
بنابراین ، نوع جفت گیری ، طیف ایزوآنزیم پپتیداز ، نوع DNA میتوکندریایی ، RFLP-RG57 ، SSR از ویژگی های نشانگر ترجیحی برای ایجاد بانک داده ها و سویه های برچسب گذاری در مجموعه ها هستند. برای مقایسه نمونه های محدود ، در صورت استفاده از حداکثر تعداد ویژگی های نشانگر ، می توانید از AFLP ، RAPD ، InterSSR ، Inter-SINE PCR استفاده کنید (جدول 5). با این حال ، باید بخاطر داشت که این روشها ضعیفاً قابل تولید هستند و در هر آزمایش منفرد (چرخه الکتروفورز تقویت) استفاده از چندین جدایه مرجع ضروری است.
جدول 5. مقایسه روشهای مختلف تحقیق در مورد سویه ها P. infestans
معیار | TC | پلیس ایزوفر | MtDNA | RFLP-RG57 | RAPD | ISSR | SSR | AFLP | برگرد |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
مقدار اطلاعات | Н | Н | Н | С | В | В | С | В | В |
تکرارپذیری | В | В | В | В | Н | Н | С | С | С |
امکان مصنوعات | Н | Н | Н | Н | В | С | Н | С | В |
هزینه | Н | С | Н | В | Н | Н | Н | С | Н |
شدت کار | Н | Н | Н | В | NS * | NS * | Н | С | NS * |
سرعت تجزیه و تحلیل ** | В | Н | Н | С | Н | Н | Н | Н | Н |
توجه: H - کم ، C - متوسط ، B - زیاد ؛ НС * - هنگام استفاده از ژل آگارز یا خودکار شدت کار کم است
ژنوتیپ ، متوسط - با تقطیر در ژل پلی آکریل آمید با آغازگرهای دارای برچسب ،
** - بدون احتساب زمان صرف شده برای رشد میسلیوم برای جداسازی DNA.
ساختار جمعیت
خطوط کلونال
در صورت عدم ترکیب مجدد یا سهم ناچیز آن در ساختار جمعیت ، جمعیت متشکل از تعداد مشخصی کلون است که تبادلات ژنتیکی بین آنها بسیار نادر است.
در چنین جمعیتی ، مطالعه نه فرکانسهای ژنهای فردی ، بلکه فرکانسهای ژنوتیپهایی که منشا common مشترکی دارند (دودمان کلونال یا دودمان کلونال) و فقط با جهشهای نقطه ای تفاوت دارند ، آموزنده تر است. از زمان ظهور روش RFLP-RG57 در اوایل دهه 90 قرن گذشته ، مطالعات جمعیتی در مورد پاتوژن اواخر بیماری و تجزیه و تحلیل خطوط کلونال به طور قابل توجهی تسریع شده است. همراه با RFLP-RG57 ، از نوع جفت گیری ، طیف های ایزوآنزیم های ایزومراز پپتیداز و گلوکز-6-فسفات و نوع DNA میتوکندری برای شناسایی خطوط کلونال استفاده می شود. مشخصات متداول ترین خطوط کلونال در جدول 6 نشان داده شده است.
Clone US-1 تا پایان دهه 80 بر جمعیت در همه جا تسلط داشت ، پس از آن شروع به جایگزینی کلون های دیگر کرد و از اروپا و آمریکای شمالی ناپدید شد. اکنون در خاور دور (فیلیپین ، تایوان ، چین ، ژاپن ، کره ، کوه و دیگران ، 1994 ، موسا و همکاران ، 1993) ، در آفریقا (اوگاندا ، کنیا ، رواندا ، گودوین و دیگران ، 1994 ، وگا-سانچز و غیره) یافت می شود. همکاران ، 2000 ؛ اوچوو و همکاران ، 2002) و در آمریکای جنوبی (اکوادور ، برزیل ، پرو ، فوربس و همکاران ، 1997 ، گودوین و دیگران ، 1994). هیچ گونه وابسته به خط US-1 فقط در استرالیا شناسایی نشده است. ظاهراً ، جدا شده های P. infestans با موج دیگری از مهاجرت به استرالیا آمدند (گودوین ، 1997).
Clone US-6 در اواخر دهه 70 از شمال مکزیک به کالیفرنیا مهاجرت کرد و پس از 32 سال بدون بیماری در سیب زمینی و گوجه فرنگی باعث شیوع آن شد. به دلیل تهاجمی بودن ، کلون US-1 را جابجا کرد و سلطه خود را در سواحل غربی ایالات متحده آغاز کرد (گودوین و همکاران ، 1995a).
ژنوتیپ های US-7 و US-8 در سال 1992 در ایالات متحده کشف شد و قبلاً در سال 1994 به طور گسترده ای در ایالات متحده و کانادا توزیع شده بود. در طی یک فصل مزرعه ، کلون US-8 قادر است تقریباً کلون US-1 را در قطعات سیب زمینی که در ابتدا با غلظت مساوی به هر دو کلون آلوده شده است جابجا کند (میلر و جانسون ، 2000).
کلون های BC-1 تا BC-4 در بریتیش کلمبیا در تعداد کمی جدا شده از گودوین و همکاران ، 1995b شناسایی شده اند). Clone US-11 به طور گسترده ای در ایالات متحده گسترش یافت و US-1 را در تایوان جایگزین کرد. کلون های JP-1 و EC-1 ، به همراه کلون US-1 ، به ترتیب در ژاپن و اکوادور رایج هستند (کوه و همکاران ، 1994 ؛ فوربس و همکاران ، 1997).
SIB-1 کلونی است که در روسیه بر یک قلمرو وسیع از منطقه مسکو تا ساخالین غلبه دارد. در منطقه مسکو ، در سال 1993 کشف شد ، و برخی از جمعیت های مزرعه ای عمدتاً از سویه های این خط کلونال تشکیل شده و در برابر متالاکسیل بسیار مقاوم هستند. پس از سال 1993 ، شیوع این کلون به طور قابل توجهی کاهش یافت. در خارج از اورال در سال 1997-1998 ، SIB-1 در همه جا یافت شد ، به استثنای سرزمین خبروفسک (کلون SIB-2 در آنجا گسترده است). جداسازی فضایی کلون ها با انواع مختلف جفت گیری روند جنسی در سیبری و خاور دور را از بین می برد. در منطقه مسکو ، بر خلاف سیبری ، کلونها جمعیت زیادی را نشان می دهند. تقریباً هر ایزوله دارای ژنوتیپ چند منظوره ای منحصر به فرد است (Elansky et al.، 2001، 2015). این تنوع را نمی توان تنها با واردات سویه های قارچی از مناطق مختلف جهان با مواد دانه ای وارداتی توضیح داد. از آنجا که هر دو نوع جفت گیری در جمعیت رخ می دهد ، ممکن است تنوع آن نیز به دلیل ترکیب مجدد باشد. بنابراین ، در بریتیش کلمبیا ، ظهور ژنوتیپ های BC-2 ، BC-3 و BC-4 به دلیل ترکیبی شدن کلون های BC-1 و US-6 فرض می شود (گودوین و همکاران ، 1995b). ممکن است که سویه های ترکیبی در جمعیت مسکو یافت شوند. به عنوان مثال ، سویه های MO-4 ، MO-8 و MO-11 برای محل PEP می توانند هیبریدی بین سویه های MO-12 ، MO-21 ، MO-22 باشند ، از نوع جفت سازی A2 و هموزیگوت برای یک آلل از محل PEP و سویه MO-8 ، دارای نوع جفت گیری A1 و هموزیگوت برای آلل دیگر منبع. و اگر این چنین باشد و در جمعیت های مدرن P. infestans تمایل به افزایش نقش روند جنسی وجود داشته باشد ، در این صورت ارزش اطلاعات تجزیه و تحلیل کلون های چند کانونی کاهش می یابد (Elansky et al.، 2001، 2015).
تغییر در خطوط کلونال
تا دهه 90 قرن بیستم ، خط کلونال US-20 در جهان گسترده بود. بیشتر جمعیت مزرعه ای و منطقه ای منحصراً از سویه هایی با ژنوتیپ US-1 تشکیل شده است. با این حال ، تفاوت بین جدا شده نیز مشاهده شد ، به احتمال زیاد توسط یک فرآیند جهش ایجاد می شود. جهش در DNA هسته ای و میتوکندری رخ داده و از جمله ، میزان مقاومت به داروهای فنیل آمید و تعداد ژن های حدت را تحت تأثیر قرار داده است. خطوطی که از نظر جهش با ژنوتیپ های اصلی متفاوت هستند با شماره های اضافی بعد از نقطه زیر نام ژنوتیپ اصلی نشان داده می شوند (به عنوان مثال ، خط جهش یافته US-1 از خط کلونال US-1.1). اثر انگشت خطوط DNA US-1 و US-1.5 حاوی خطوط جانبی در اندازه های مختلف است (گودوین و دیگران ، 1.6a ، 1995b). خط كلونال US-1995 نیز با US-6.3 در یك خط لوازم جانبی متفاوت است (گودوین ، 6 ، جدول 1997).
در مطالعه DNA میتوکندری ، مشخص شد که فقط DNA میتوکندری نوع 1b در خط کلونال US-1 یافت می شود (کارتر و همکاران ، 1990). با این حال ، در مطالعه سویه های این تبار کلونال از پرو و فیلیپین ، جدایه هایی پیدا شد که انواع DNA میتوکندریایی آنها با وجود درج و حذف با 1b متفاوت بود (گودوین ، 1991 ، کوه و دیگران ، 1994).
جدول 6. ژنوتیپ های Multilocus برخی از خطوط کلونال P. infestans
نام | نوع جفت گیری | ایزوآنزیم ها | اثر انگشت DNA | نوع 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 |
توجه: * - فاقد داده است.
جدول 7. ژنوتیپ های مولتیلوکوس و خطوط جهش یافته آنها
نام | نوع جفت گیری | | اثر انگشت DNA (RG57) | یادداشت ها | |
GPI | PEP-1 | ||||
US-1 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1011101011001101000110011 | ژنوتیپ اصلی 1 |
US-1.1 | A1 | 86/100 | 100/100 | 1011101011001101000110011 | جهش در PEP |
US-1.2 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1011101010001101000110011 | جهش در RG57 |
US-1.3 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1011101001001101000110011 | جهش در RG57 |
US-1.4 | A1 | 86/100 | 100/100 | 1011101010001101000110011 | جهش در RG57 و PEP |
US-1.5 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1011101011001101010110011 | جهش در RG57 |
US-6 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1011111001001100010110011 | ژنوتیپ اصلی 2 |
US-6.1 | A1 | 100/100 | 92 /92 | 1011111001001100010110011 | جهش در PEP |
US-6.2 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1011101001001100010110011 | جهش در RG57 |
US-6.3 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1011111001011100010110011 | جهش در RG57 |
US-6.4 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1011011001001100010110011 | جهش در RG57 و PEP |
US-6.5 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1011111001001100010010011 | جهش در RG57 |
BR-1 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1011101000001100001111011 | ژنوتیپ اصلی 3 |
BR-1.1 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1010101000001100001110011 | جهش در RG57 |
همچنین در طیف ایزوزیم ها تغییراتی ایجاد می شود. به عنوان یک قاعده ، آنها در اثر تجزیه ارگانیسم اولیه هتروزیگوت برای این آنزیم به موجودات هموزیگوت ایجاد می شوند. در سال 1993 ، در مورد میوه های گوجه فرنگی ، ما یک سویه با مشخصه های مشخصه US-1 را شناسایی کردیم: اثر انگشت RG57 ، نوع DNA میتوکندریایی و ژنوتیپ 86/100 برای گلوکز-6-فسفات-ایزومراز ، اما برای اولین منبع پپتیداز هموزیگوت بود (100/100). یک هتروزیگوت 92/100 معمولی از این خط کلونال. ما ژنوتیپ این سویه MO-17 را نامگذاری کردیم (جدول 6). خطوط جهش یافته US-1.1 و US-1.4 نیز با جهش در اولین منبع پپتیداز با US-1 متفاوت هستند (جدول 7).
جهش هایی که منجر به تغییر در تعداد ژن های حدت برای انواع سیب زمینی و گوجه فرنگی می شود کاملاً رایج است. آنها در میان جدا شده ها از خط کلونال US-1 در جمعیت هلند (Drenth و همکاران ، 1994) ، پرو (گودوین و همکاران ، 1995a) ، لهستان (Sujkowski و دیگران ، 1991) ، شمال آمریکای شمالی (گودوین و دیگران ،) . ، 1995b). تفاوت در تعداد ژنهای حدت سیب زمینی نیز در بین جدا شده از خطوط کلونال US-7 و US-8 در کانادا و ایالات متحده (گودوین و همکاران ، 1995a) ، در میان جدا شده های خط SIB-1 در قسمت آسیایی روسیه مشاهده شد (Elansky و همکاران ، 2001) )
جدايه هايي كه اختلافات شديدي در سطح مقاومت به داروهاي فنيل آميد در جمعيت هاي ميدان مونوكلونال داشتند ، كه همگي به خط كلونال Sib-1 تعلق داشتند (Elansky et al، 2001، Table 1). تقریباً تمام سویه های خط کلونال US-1 بسیار حساس به متالاکسیل هستند ؛ با این حال ، جدا شده های بسیار مقاوم از این خط در فیلیپین (Koh و همکاران ، 1994) و ایرلند (گودوین و همکاران ، 1996) جدا شدند.
جمعیتهای مدرن P. infestans
آمریکای مرکزی (مکزیک)
جمعیت P. infestans در مکزیک به طور قابل توجهی با سایر جمعیت های جهان متفاوت است ، که دلیل اصلی آن موقعیت تاریخی آن است. مطالعات متعدد در مورد این جمعیت و گونه های P. infestans مرتبط با کلود Phytophthora ، و همچنین گونه های محلی از تیره Solanum ، به این نتیجه رسیدند که تکامل پاتوژن در قسمت مرکزی مکزیک همراه با تکامل گیاهان میزبان رخ داده و با ترکیب مجدد جنسی همراه است (Grünwald، Flier ، 2005). هر دو نوع جفت گیری در جمعیت و به نسبت مساوی نشان داده می شود و وجود اووسپورها در خاک ، روی گیاهان و غده های سیب زمینی و گونه های Solanum مربوط به وحشی ، وجود یک روند جنسی را در جمعیت تأیید می کند (فرناندز-پاویا و همکاران ، 2002). مطالعات اخیر دره Toluca و حومه آن (مرکز احتمالی مبدأ پاتوژن) تنوع ژنتیکی بالای جمعیت محلی P. infestans (134 ژنوتیپ مولتی لوکوس در نمونه ای از 176 نمونه) و وجود چندین زیرجمعیت متفاوت در منطقه را تأیید کرد (وانگ و دیگران ، 2017) عوامل م toثر در این تمایز ، تقسیم فضایی زیرجمعیت های مشخصه در ارتفاعات مکزیک مرکزی ، تفاوت در شرایط کشت و انواع سیب زمینی مورد استفاده در دره ها و کوه ها و وجود گونه های وحشی غده Solanum است که می تواند به عنوان میزبان جایگزین عمل کند (Fry و همکاران . ، 2009).
با این حال ، باید توجه داشت که جمعیت P. infestans در شمال مکزیک ماهیت کلونی بیشتری دارند و شباهت بیشتری به جمعیت آمریکای شمالی دارند ، که ممکن است نشان دهد که این ژنوتیپ های جدید هستند (Fry و همکاران ، 2009).
شمال امریکا
جمعیت آمریکای شمالی P. infestans همیشه ساختاری بسیار ساده داشته و شخصیت کلونال آنها مدتها قبل از استفاده از تجزیه و تحلیل ریزماهواره تثبیت شده است. تا سال 1987 ، خط كلونال US-1 در آمریكا و كانادا سلطه داشت (گودوین و همكاران ، 1995). در اواسط دهه 70 ، هنگامی که قارچ کش های مبتنی بر متالاکسیل ظاهر شدند ، این کلون شروع به جایگزینی با ژنوتیپ های مقاوم تری کرد که از مکزیک مهاجرت کرده اند (گودوین و همکاران ، 1998). تا پایان دهه 90. ژنوتیپ US-8 کاملاً جایگزین ژنوتیپ US-1 در ایالات متحده شد و به خط کلونال غالب سیب زمینی تبدیل شد (فرای و همکاران ، 2009 ؛ فرای و همکاران ، 2015). در مورد گوجه فرنگی که دائماً دارای چندین خط کلونال بود ، اوضاع متفاوت بود و ترکیب آنها سال به سال تغییر می کرد (فرای و همکاران ، 2009).
در سال 2009 ، یک اپیدمی بزرگ در اواخر بیماری آفات در گوجه فرنگی در ایالات متحده آغاز شد. یکی از ویژگی های این همه گیری شروع تقریباً همزمان آن در بسیاری از مناطق شمال شرقی ایالات متحده بود و معلوم شد که با فروش گسترده نهال گوجه فرنگی آلوده در مراکز بزرگ باغ همراه است (فرای و همکاران ، 2013). تلفات محصول بسیار زیاد بود. تجزیه و تحلیل ریزماهواره ای نمونه های آسیب دیده نشان داد که سویه همه گیر متعلق به نوع جفت سازی خط کلونال US-22 A2 است. در سال 2009 ، سهم این ژنوتیپ در جمعیت آمریکایی P. infestans به 80 درصد رسید (فرای و همکاران ، 2013). در سالهای بعد ، نسبت ژنوتیپهای تهاجمی US-23 (عمدتا روی گوجه فرنگی) و US-24 (روی سیب زمینی) به طور پیوسته در جمعیت افزایش می یابد ، با این حال ، پس از سال 2011 ، میزان تشخیص US-24 به طور قابل توجهی کاهش می یابد و تا به امروز ، حدود 90٪ از جمعیت پاتوژن در ایالات متحده توسط ژنوتیپ US-23 نشان داده می شود (فرای و همکاران ، 2015).
در کانادا ، مانند ایالات متحده ، در پایان دهه 90. ژنوتیپ غالب US-1 توسط US-8 جایگزین شد ، موقعیت غالب آن تا سال 2008 بدون تغییر باقی ماند. در 2009-2010. در کانادا ، شیوع بیماری اواخر بیماری جدی در ارتباط با فروش نهال گوجه فرنگی آلوده وجود داشت ، اما علت آنها ژنوتیپ های US-23 و US-8 بود (Kalischuk et al.، 2012). تمایز جغرافیایی واضح این ژنوتیپ ها چشمگیر بود: 23-ایالات متحده بر استان های غربی کانادا (68٪) تسلط داشتند ، در حالی که 8-ایالات متحده بر استان های شرقی (83٪) سلطه داشتند. در سال های بعدی ، 23-US به مناطق شرقی گسترش یافت ؛ اما به طور کلی ، سهم آن در جمعیت در برابر پس زمینه ظهور ژنوتیپ های US-22 و US-24 در کشور ، اندکی کاهش یافت (پیترز و همکاران ، 2014). تا به امروز ، 23-US موقعیت غالب خود را در سراسر کانادا حفظ کرده است. US-8 در بریتیش کلمبیا حضور دارد ، در حالی که US-23 و US-24 در انتاریو حضور دارند (پیترز ، 2017).
بنابراین ، جمعیت آمریکای شمالی P. infestans عمدتا خطوط کلونال است. در طول 40 سال گذشته ، تعداد ژنوتیپ های کلونال شناسایی شده به 24 رسیده است. علیرغم این واقعیت که سویه های هر دو نوع جفت گیری در جمعیت وجود دارد ، احتمال ظهور ژنوتیپ های جدید در نتیجه نوترکیبی جنسی بسیار کم است. با این وجود ، در 20 سال گذشته ، چندین مورد از ظهور جمعیتهای نوترکیب زودگذر ثبت شده است (Gavino et al.، 2000؛ Danies et al.، 2014؛ Peters et al.، 2014) ، و در یک مورد ، نتیجه عبور ژنوتیپ US-11 بود ، که سالها در آمریکای شمالی جا افتاده بود (Gavino et al.، 2000). تا سال 2009 ، تغییر در ساختار جمعیت ها با ظهور ژنوتیپ های جدید و تهاجمی تر با مهاجرت بعدی و جابجایی اسلاف قبلا مسلط همراه بود. آنچه در سال 2009-2010 اتفاق افتاد در ایالات متحده آمریکا و کانادا ، داروهای اپی فیتوتیک برای اولین بار نشان دادند که در دوران جهانی شدن ، شیوع این بیماری می تواند با گسترش فعال ژنوتیپ های جدید هنگام فروش مواد کاشت آلوده همراه باشد.
جنوب امریکا
تا همین اواخر ، مطالعات در مورد جمعیت P. infestans در آمریکای جنوبی نه منظم و نه در مقیاس وسیع بود. شناخته شده است که ساختار این جمعیت ها کاملاً ساده است و شامل 1-5 نژاد کلون در هر کشور است (فوربس و همکاران ، 1998). بنابراین ، تا سال 1998 ، ژنوتیپ های US-1 (برزیل ، شیلی) BR-1 (برزیل ، بولیوی ، اروگوئه ، پاراگوئه) ، EC-1 (اکوادور ، کلمبیا ، پرو و ونزوئلا) ، AR-1 ، AR -2 ، AR-3 ، AR-4 و AR-5 (آرژانتین) ، PE-3 و PE-7 (جنوب پرو). جفت گیری نوع A2 در برزیل ، بولیوی و آرژانتین وجود داشت و فراتر از مرز بولیوی و پرو در منطقه دریاچه تیتیکاکا ، که پشت آن ژنوتیپ EC-1 A1 در آند سلطه داشت ، یافت نشد. در مورد گوجه فرنگی ، US-1 ژنوتیپ غالب در سراسر آمریکای جنوبی باقی مانده است.
کم و بیش اوضاع در دهه 2000 ادامه داشت. یک نکته مهم کشف خط جدید کلونال EC-2 از نوع A2 در بستگان وحشی سیب زمینی (S. brevifolium و S. tetrapetalum) در شمال آند بود (Oliva و همکاران ، 2010). مطالعات فیلوژنتیک نشان داده است که این خط کاملاً با P. infestans یکسان نیست ، گرچه با آن ارتباط تنگاتنگی دارد ، در این رابطه پیشنهاد شد که در نظر گرفته شود ، و همچنین یک خط دیگر ، EC-3 ، جدا شده از درخت گوجه فرنگی S. betaceum که در آند رشد می کند ، گونه جدیدی به نام P. andina؛ با این حال ، وضعیت این گونه (یک گونه مستقل یا ترکیبی از P. infestans با برخی از خطوط هنوز ناشناخته) هنوز نامشخص است (Delgado و همکاران ، 2013).
در حال حاضر ، تمام جمعیت آمریکای جنوبی P. infestans کلونال هستند. با وجود وجود هر دو نوع جفت گیری ، هیچ جمعیت نوترکیبی شناسایی نشده است. در گوجه فرنگی ، ژنوتیپ US-1 در همه جا وجود دارد ، ظاهراً توسط سویه های محلی از سیب زمینی جابجا شده است ، که منشا exact دقیق آن هنوز مشخص نیست. در برزیل ، بولیوی و اروگوئه ، ژنوتیپ BR-1 وجود دارد. در پرو ، همراه با US-1 و EC-1 ، چندین ژنوتیپ محلی دیگر نیز وجود دارد. در آند ، موقعیت غالب توسط خط کلونال EC-1 حفظ می شود ، رابطه آن با P. andina که اخیراً کشف شده ناشناخته مانده است. تنها مکان "ناپایدار" برای دوره 2003-2013. تغییرات قابل توجهی در جمعیت وجود داشت ، شیلی شد (Acuña و همکاران ، 2012) ، جایی که در 2004-2005. جمعیت پاتوژن با مقاومت در برابر متالاکسیل و یک هاپلوتیپ DNA میتوکندریایی جدید (Ia به جای Ib قبلی) مشخص می شود. 2006 تا 2011 در جمعیت ، ژنوتیپ 21 (طبق SSR) غالب بود که سهم آن به 90٪ رسید ، پس از آن کف دست به ژنوتیپ 20 رسید ، که فراوانی وقوع آن در دو سال آینده حدود 67٪ بود (Acuña، 2015).
اروپا
در تاریخ اروپا ، حداقل دو موج مهاجرت P. infestans از آمریکای شمالی وجود داشته است: در قرن نوزدهم. (HERB-1) و اوایل قرن 1 (US-70). توزیع همه جا قارچ کش های حاوی متالاکسیل در دهه 1 منجر به جابجایی ژنوتیپ غالب US-XNUMX و جایگزینی آن با ژنوتیپ های جدید شد. در نتیجه ، در بیشتر کشورهای اروپای غربی ، جمعیت های بیماری زا عمدتا توسط چندین خط کلونال نشان داده می شود.
استفاده از تجزیه و تحلیل ریزماهواره برای تجزیه و تحلیل جمعیت پاتوژن ها ، آشکار کردن تغییرات جدی که در اروپای غربی در سال های 2005-2008 رخ داده است ، امکان پذیر بود. در سال 2005 ، یک خط کلونال جدید در انگلیس کشف شد ، به نام 13_A2 (یا "آبی 13") و با نوع جفت گیری A2 مشخص می شود ، تهاجم و مقاومت بالا در برابر فنیل آمیدها (شاو و همکاران ، 2007). ژنوتیپ مشابه در نمونه های جمع آوری شده در سال 2004 در هلند و شمال فرانسه یافت شد که نشان می دهد این مهاجرت از قاره اروپا به انگلیس ، احتمالاً با سیب زمینی دانه ای (کوک و همکاران ، 2007) انجام شده است. مطالعه ژن نمایندگان این خط کلونال درجه بالایی از چند شکل بودن توالی آن را نشان داد (تا سال 2016 ، تعداد تغییرات زیر کلونال آن به 340 رسیده است) و درجه قابل توجهی از تغییر در میزان بیان ژن ، از جمله. ژن های موثر در هنگام عفونت گیاه (کوک و همکاران ، 2012 ؛ کوک ، 2017). این ویژگی ها ، همراه با افزایش مدت زمان فاز بیوتروفیک ، می تواند باعث افزایش تهاجمی 13_A2 و توانایی آن در آلوده کردن حتی انواع سیب زمینی مقاوم در برابر بیماری دیررس شود.
در چند سال آینده ، با تغییر مکان همزمان ژنوتیپهای 1_A1 ، 2_A1 ، 8_A1 ژنوتیپ به سرعت در کشورهای شمال غربی اروپا (بریتانیا ، ایرلند ، فرانسه ، بلژیک ، هلند ، آلمان) گسترش یافت (Montarry و همکاران ، 2010 ؛ گسی و همکاران). ، 2011 ؛ ون دن بوش و همکاران ، 2011 ؛ کوک ، 2015 ؛ کوک ، 2017). طبق وب سایت www.euroblight.net ، سهم 13_A2 در جمعیت این کشورها به 60-80٪ و بیشتر رسیده است. وجود این ژنوتیپ در برخی از کشورهای اروپای شرقی و جنوبی نیز ثبت شده است. با این حال ، در 2009-2012. 13_A2 موقعیت های غالب خود را در انگلیس و فرانسه از دست داد و به خط 6_A1 (8_A1 در ایرلند) تسلیم شد ، و در هلند و بلژیک تا حدی با ژنوتیپ های 1_A1 ، 6_A1 و 33_A2 جایگزین شد (کوک و همکاران ، 2012 ؛ کوک ، 2017 ؛ استلینگورف ، 2017).
تا به امروز ، حدود 70٪ از جمعیت اروپای غربی P. infestans یکپارچه هستند. طبق وب سایت www.euroblight.net ، ژنوتیپ های غالب در کشورهای شمال غربی اروپا (انگلیس ، فرانسه ،
هلند ، بلژیک) تقریباً به نسبت مساوی ، 13_A2 و 6_A1 باقی مانده است ، و دومی عملاً در خارج از منطقه مشخص شده (به استثنای ایرلند) رخ نمی دهد ، اما در حال حاضر حداقل 58 زیرکلون دارد (کوک ، 2017). تغییرات 13_A2 به تعداد قابل توجهی در آلمان وجود دارد و همچنین به طور پراکنده در کشورهای اروپای مرکزی و جنوبی مشاهده می شود. ژنوتیپ 1_A1 بخش قابل توجهی از جمعیت بلژیک و بخشی از آن هلند و فرانسه را تشکیل می دهد. ژنوتیپ 8_A1 در جمعیت اروپا در سطح 3-6٪ تثبیت شده است ، به استثنای ایرلند ، جایی که موقعیت اصلی خود را حفظ می کند و به دو زیرکلون تقسیم می شود (Stellingwerf، 2017). سرانجام ، در سال 2016 ، افزایش فراوانی وقوع ژنوتیپ های جدید 36_A2 و 37_A2 ، اولین بار در سال 2013-2014 ثبت شد ، تا به امروز ، این ژنوتیپ ها در هلند و بلژیک و تا حدودی در فرانسه و آلمان و همچنین در قسمت جنوبی بریتانیا یافت می شوند (کوک ، 2017). تقریباً 20-30 درصد از جمعیت اروپای غربی هر ساله توسط ژنوتیپ های منحصر به فرد نشان داده می شوند.
بر خلاف اروپای غربی ، تا زمان ظهور ژنوتیپ 13_A2 ، جمعیت شمال اروپا (سوئد ، نروژ ، دانمارک ، فنلاند) نه توسط خطوط کلونال ، بلکه توسط تعداد زیادی از ژنوتیپ های منحصر به فرد (Brurberg و همکاران ،
2011) در طول دوره گسترش فعال 13_A2 در اروپای غربی ، حضور این ژنوتیپ در اسکاندیناوی تا سال 2011 مورد توجه قرار نگرفت ، زمانی که برای اولین بار در ژوتلند شمالی (دانمارک) کشف شد ، جایی که انواع مختلف سیب زمینی صنعتی با استفاده فعال از متالاکسیل حاوی قارچ کش (Nielsen et al.، 2014). طبق www.euroblight.net ، ژنوتیپ 13_A2 نیز در چندین نمونه از نروژ و دانمارک در سال 2014 و در چندین نمونه نروژی در سال 2016 شناسایی شد. علاوه بر این ، در سال 2013 ، وجود ژنوتیپ 6_A1 به مقدار کم در فنلاند مشاهده شد. دلیل اصلی شکست 13_A2 و سایر خطوط کلونال در فتح اسکاندیناوی ، اختلافات آب و هوایی این منطقه با کشورهای اروپای غربی در نظر گرفته شده است.
علاوه بر این واقعیت که تابستان های خنک و زمستان های سرد باعث زنده ماندن میسلیوم رویشی نه چندان زیاد اووسپورها می شود (Sjöholm et al.، 2013) ، یخ زدگی خاک در زمستان (که معمولاً در کشورهای گرم اروپای غربی اتفاق نمی افتد) به هماهنگی جوانه زنی و کاشت اووسپورها کمک می کند. سیب زمینی ، که نقش آنها را به عنوان منبع عفونت اولیه افزایش می دهد (Brurberg و همکاران ، 2011). همچنین باید توجه داشت که ، در شرایط شمالی ، توسعه عفونت از اواسپورها از پیشرفت عفونت غده ای پیشی می گیرد ، که در نهایت از تسلط حتی بیشتر خطوط کلونال تهاجمی ، اما بعداً توسعه یافته جلوگیری می کند (یوئن ، 2012). ساختار بیشترین جمعیت مورد مطالعه P. infestans در کشورهای اروپای شرقی (لهستان ، کشورهای بالتیک) بسیار شبیه به اسکاندیناوی است.
هر دو نوع جفت گیری در اینجا نیز وجود دارد و اکثریت قریب به اتفاق ژنوتیپ های تعیین شده توسط تجزیه و تحلیل SSR بی نظیر هستند (Chmielarz و همکاران ، 2014 ؛ Runno-Paurson و همکاران ، 2016). همانطور که در شمال اروپا ، توزیع خطوط کلونال (در درجه اول از ژنوتیپ 13_A2) عملاً بر جمعیت محلی بیماری زا که تنوع بالایی با عدم وجود خطوط غالب برجسته دارند ، تأثیر نمی گذارد.
حضور 13_A2 گهگاه در مزارع دارای انواع سیب زمینی تجاری مشاهده می شود. در روسیه ، اوضاع به روشی مشابه در حال توسعه است. تجزیه و تحلیل ریزماهواره ایزوله های P. infestans که در سال های 2008-2011 جمع آوری شده اند در 10 منطقه مختلف بخش اروپایی روسیه ، درجه بالایی از تنوع ژنوتیپی و فقدان کامل تصادفات با خطوط کلونال اروپا را نشان داد (Statsyuk و همکاران ، 2014). چندین سال بعد ، یک مطالعه از نمونه های P. infestans جمع آوری شده در منطقه لنینگراد در سال 2013-2014 نشان داد که تفاوت های قابل توجهی بین آنها و ژنوتیپ های این منطقه در مطالعه قبلی مشخص شده است. در هر دو مطالعه ، هیچ ژنوتیپ اروپای غربی یافت نشد (Beketova et al.، 2014؛ Kuznetsova et al.، 2016).
تنوع ژنتیکی زیاد جمعیت اروپای شرقی P. infestans و عدم وجود خطوط کلونال غالب در آنها ممکن است به چندین دلیل مرتبط باشد. اول ، مانند شمال اروپا ، شرایط آب و هوایی کشورهای در نظر گرفته شده به تشکیل اووسپورها به عنوان منبع اصلی عفونت کمک می کند (اولانوا و همکاران ، 2010 ؛ Chmielarz و همکاران ، 2014). ثانیاً ، بخش قابل توجهی از سیب زمینی تولید شده در این کشورها در مزارع کوچک خصوصی پرورش داده می شود که غالباً توسط جنگلها یا سایر موانع موجود در برابر حرکت آزاد مواد عفونی احاطه شده است (Chmielarz و همکاران ، 2014). به طور معمول ، سیب زمینی هایی که تحت چنین شرایطی پرورش می یابند ، عملاً با مواد شیمیایی درمان نمی شوند و انتخاب انواع آن بر اساس مقاومت در برابر دیررس بودن آنها است ، یعنی هیچ فشار انتخابی برای پرخاشگری و مقاومت در برابر متالاکسیل وجود ندارد ، که مزیت ژنوتیپ های مقاوم مانند 13_A2 نسبت به ژنوتیپ های دیگر را ندارد (Chmielarz et al.، 2014). سرانجام ، به دلیل کوچک بودن قطعات زمین ، صاحبان آنها معمولاً تناوب زراعی را انجام نمی دهند و سالها در همان مکان سیب زمینی می کارند ، که به تجمع یک تلقیح متنوع از نظر ژنتیکی کمک می کند (Runno-Paurson و همکاران ، 2016 ؛ Elansky ، 2015 ؛ Elansky و همکاران). . ، 2015).
آسیا
تا همین اواخر ، ساختار جمعیت P. infestans در آسیا نسبتاً ضعیف درک شده بود. شناخته شده بود که عمدتا توسط خطوط کلونال نشان داده می شود ، و اثر ترکیب مجدد جنسی در ظهور ژنوتیپ های جدید بسیار ناچیز است. بنابراین ، به عنوان مثال ، در 1997-1998. در قسمت آسیایی روسیه (سیبری و خاور دور) ، جمعیت پاتوژن تنها با سه ژنوتیپ با غلبه ژنوتیپ SIB-1 نشان داده شد (الانسکی و همکاران ، 2001). وجود خطوط پاتوژن کلونال در کشورهایی مانند چین ، ژاپن ، کره ، فیلیپین و تایوان نشان داده شده است (کوه و همکاران ، 1994 ؛ چن و همکاران ، 2009). خط كلونال US-1 در اواخر دهه 90 - اوایل دهه 2000 بر قلمرو وسیعی از آسیا سلطه داشت. تقریباً در همه جا شروع به جایگزینی با ژنوتیپ های دیگر شد که به نوبه خود جای خود را به ژنوتیپ های جدید داد. در بیشتر موارد ، تغییر در ساختار و ترکیب جمعیت در کشورهای آسیایی با مهاجرت ژنوتیپ های جدید از خارج همراه بود. بنابراین ، در ژاپن ، به استثنای ژنوتیپ JP-3 ، سایر ژنوتیپ های ژاپنی دیگر که پس از US-1 ظاهر شدند (JP-1 ، JP-2 ، JP-3) کم و بیش منشأ خارجی اثبات شده دارند (Akino و همکاران ، 2011) ... در چین ، در حال حاضر سه جمعیت اصلی بیماری زا با تقسیم بندی جغرافیایی مشخص وجود دارد. جریان ژنی بین این جمعیت ها وجود ندارد یا بسیار ضعیف است (Guo et al.، 2010؛ Li et al.، 2013b). ژنوتیپ 13_A2 در سرزمین چین در استانهای جنوبی آن (یوننان و سیچوان) در سالهای 2005-2007 و در سالهای 2012-1014 ظاهر شد. در شمال شرقی کشور نیز دیده شد (لی و همکاران ، 2013 ب). در هند ، 13_A2 احتمالاً همزمان با چین ظاهر شد ، به احتمال زیاد با سیب زمینی دانه آلوده (Chowdappa و همکاران ، 2015) ، و در 2009-2010. باعث اپی فیتوز جدی آفت دیررس گوجه فرنگی در جنوب کشور شد ، پس از آن به سیب زمینی گسترش یافت و در سال 2014 باعث شیوع بیماری اواخر بیماری در بنگال غربی شد ، که منجر به خراب شدن و خودکشی بسیاری از کشاورزان محلی شد (Fry ، 2016).
افریقا
تا سال 2008-2010 مطالعات سیستماتیک P. infestans در کشورهای آفریقایی انجام نشده است. در حال حاضر ، جمعیت آفریقایی P. infestans را می توان به دو گروه تقسیم کرد ، و این تقسیم به وضوح با واقعیت واردات سیب زمینی بذر از اروپا مرتبط است.
در آفریقای شمالی ، که سیب زمینی دانه ای را به طور فعال از اروپا وارد می کند ، نوع جفت گیری A2 تقریباً در همه مناطق به طور گسترده ای نشان داده می شود ، که امکان تئوریک ظهور ژنوتیپ های جدید در نتیجه ترکیب مجدد جنسی را فراهم می کند (Corbière et al.، 2010؛ Rekad et al.، 2017). علاوه بر این ، در الجزایر ، وجود ژنوتیپ های 13_A2 ، 2_A1 و 23_A1 با غلبه بارز اولین آنها ، و همچنین کاهش تدریجی نسبت ژنوتیپ های منحصر به فرد به ناپدید شدن کامل (Rekad و همکاران ، 2017) مشاهده شده است. بر خلاف بقیه مناطق ، در تونس (به استثنای شمال شرقی کشور) ، جمعیت پاتوژن ها عمدتا توسط نوع جفت گیری A1 نشان داده می شود (Harbaoui و همکاران ، 2014).
خط کلونال NA-01 در اینجا غالب است. به طور کلی ، نسبت خطوط کلونال در جمعیت فقط 43٪ است. در آفریقای شرقی و جنوبی ، که حجم واردات بذر به طور ناگهانی ناچیز است (Fry و همکاران ، 2009) ، P. infestans فقط با دو خط کلونال نوع A1 ، US-1 و KE-1 نشان داده می شود ، و دومی به طور فعال اولی را روی سیب زمینی جابجا می کند ( Pule و همکاران ، 2012 ؛ Njoroge و همکاران ، 2016). تا به امروز ، هر دو این ژنوتیپ ها دارای تعداد قابل توجهی از تغییرات زیرکلونال هستند.
استرالیا
اولین گزارش بیماری اواخر بیماری سیب زمینی در استرالیا به سال 1907 برمی گردد و اولین بیماری اپی فیتوتیا ، احتمالاً ناشی از بارندگی شدید در ماه های تابستان ، در سالهای 1909 تا 1911 اتفاق افتاده است. (درنت و همکاران ، 2002). به طور کلی ، بیماری دیررس از نظر اقتصادی دارای اهمیت اقتصادی نیست. شیوع پراکنده آفت دیررس ، ناشی از شرایط آب و هوایی که رطوبت بالا را فراهم می کند ، بیشتر از 5-7 سال یک بار اتفاق نمی افتد و عمدتا در شمال تاسمانی و ویکتوریای مرکزی واقع شده است. در رابطه با موارد فوق ، نشریاتی که به مطالعه ساختار جمعیت استرالیایی P. infestans اختصاص داده شده است ، عملاً وجود ندارد. آخرین اطلاعات موجود مربوط به سالهای 1998 تا 2000 است. (درنت و همکاران ، 2002). به گفته نویسندگان ، جمعیت ایالت ویکتوریا یک نژاد کلونال US-1.3 بود ، که به طور غیر مستقیم مهاجرت این ژنوتیپ از ایالات متحده را تأیید می کند. نمونه های تاسمانی در انواع AU-3 طبقه بندی شدند ، متفاوت از ژنوتیپ هایی که در آن زمان در سایر نقاط جهان وجود داشتند.
ویژگی های توسعه بیماری اواخر بیماری در روسیه
در اروپا ، عفونت با غده های بذر بیمار ، اوسپورهایی که زمستان بیش از حد زمستان گذرانده اند ، و همچنین زئوپورانژی که توسط گیاه از گیاهانی که از غده های زمستانگذاشته شده در مزارع سال گذشته رشد کرده اند (گیاهان "داوطلب") و یا در انبوهی از پوست گرفته شده ، ایجاد شده است. نشانه برای ذخیره غده ها. از این تعداد ، گیاهانی که روی انبوه غده های دور ریخته رشد می کنند خطرناکترین منبع عفونت محسوب می شوند. در آنجا ، تعداد غده های جوانه زده اغلب قابل توجه است و می توان در فاصله های طولانی زئوسپورانژی را از آنها منتقل کرد. بقیه منابع (oospores ، گیاهان "داوطلب") چندان خطرناک نیستند ، زیرا معمول نیست که گیاهان را در همان مزارع بیشتر از 3-4 سال یک بار بکارید. عفونت از غده های بذر بیمار نیز به دلیل سیستم کنترل کیفیت خوب بذر کم است.
به طور کلی ، میزان تلقیح در جمعیت های اروپایی محدود است و بنابراین افزایش اپیدمی کند است و با استفاده از داروهای قارچ کش شیمیایی می توان با موفقیت کنترل کرد. وظیفه اصلی در شرایط اروپا مبارزه با عفونت در مرحله ای است که پراکندگی جرم زئوسپورانژی از گیاهان آلوده آغاز می شود.
در روسیه اوضاع کاملاً متفاوت است. بیشتر محصول سیب زمینی و گوجه فرنگی در باغ های خصوصی کوچک کشت می شود. اقدامات محافظتی یا روی آنها انجام نمی شود ، یا درمانهای قارچی کش به تعداد ناکافی انجام می شود و پس از ظهور بیماری آفتاب در اواخر شروع می شود. در نتیجه ، باغ های گیاهی خصوصی به عنوان منبع اصلی عفونت عمل می کنند ، که از آن باغ وحش ها توسط باد به کاشت های تجاری منتقل می شود. این با مشاهدات مستقیم ما در مناطق مسکو ، بریانسک ، کوستروما ، ریازان تأیید می شود: آسیب به گیاهان در باغ های خصوصی حتی قبل از شروع درمان قارچ کش گیاهان تجاری مشاهده می شود. پس از آن ، اپیدمی در مزارع بزرگ با استفاده از داروهای قارچ کش مهار می شود ، در حالی که در باغ های خصوصی توسعه سریع بیماری بیماری دیررس وجود دارد.
در مورد درمان های نامناسب یا "بودجه ای" در کاشت های تجاری ، کانون های بیماری دیررس نیز در مزارع ظاهر می شوند. بعداً آنها به طور فعال در حال توسعه هستند و مناطق وسیع تری را تحت پوشش قرار می دهند (الانسکی ، 2015). عفونت در باغ های خصوصی تأثیر قابل توجهی در بیماری های همه گیر در زمینه های تجاری دارد. در تمام مناطق سیب زمینی سازی روسیه ، منطقه ای که سیب زمینی در باغ های خصوصی اشغال می کند چندین برابر بیشتر از سطح کل مزارع تولید کنندگان بزرگ است. در چنین محیطی ، باغ های گیاهی خصوصی را می توان به عنوان یک منبع تلقیح جهانی برای زمینه های تجاری در نظر گرفت. بیایید سعی کنیم خصوصیاتی را که مشخصه ژنوتیپ سویه ها در باغ های خصوصی است ، شناسایی کنیم.
کاشت کنترل غیر دانه ای و قرنطینه ای سیب زمینی انبار ، بذر گوجه فرنگی به دست آمده از تولید کنندگان مشکوک خارجی ، کشت طولانی مدت سیب زمینی و گوجه فرنگی در همان مناطق ، درمان های قارچ کش نامناسب یا عدم وجود کامل آنها منجر به اپیفیتوتیک های شدید در بخش خصوصی می شود که نتیجه آن رایگان عبور ، هیبریداسیون و تشکیل oospores در باغ های خصوصی. در نتیجه ، تنوع ژنتیکی بسیار بالایی از پاتوژن مشاهده می شود ، هنگامی که تقریباً هر گونه در ژنوتیپ خود منحصر به فرد است (Elansky et al.، 2001، 2015). کاشت سیب زمینی دانه ای با ریشه های مختلف ژنتیکی بعید به نظر می رسد که خطوط کلونال ویژه برای حمله به یک نوع خاص ظاهر شود. سویه های انتخاب شده در چنین حالتی با توجه به تنوع پذیری آنها در رابطه با ارقام آسیب دیده متمایز می شوند ، اکثر آنها نزدیک به حداکثر ژن های حدت هستند. این بسیار متفاوت از سیستم "خطوط کلونال" معمولی برای مزارع بزرگ م enterprisesسسات کشاورزی با سیستم صحیح نصب شده برای محافظت در برابر بیماری اواخر بیماری است. "خطوط کلونال" (هنگامی که تمام گونه های بیماری زا در اواخر بیماری توسط یک یا چند ژنوتیپ نشان داده می شود) در کشورهایی که پرورش سیب زمینی به طور انحصاری توسط مزارع بزرگ انجام می شود همه جا وجود دارد: ایالات متحده آمریکا ، هلند ، دانمارک و غیره. در انگلیس ، ایرلند ، لهستان ، در حال رشد سیب زمینی ، همچنین تنوع ژنوتیپی بالاتری در باغ های خصوصی وجود دارد. در پایان قرن بیستم ، "خطوط کلونال" در مناطق آسیایی و خاور دور روسیه به طور گسترده ای گسترش یافت (الانسکی و همکاران ، 20) ، که ظاهرا به دلیل استفاده از همان انواع سیب زمینی به طور انحصاری برای کاشت است. اخیراً ، وضعیت در این مناطق نیز به سمت افزایش تنوع ژنوتیپی جمعیت ها تغییر کرده است.
فقدان درمان های فشرده با داروهای قارچ کش یک پیامد مستقیم دیگر دارد - هیچ تجمع سویه های مقاوم در باغ ها وجود ندارد. در واقع ، نتایج ما نشان می دهد که سویه های مقاوم در برابر متالاکسیل در باغ های خصوصی بسیار کمتر از کاشت های تجاری یافت می شوند.
مجاورت کاشت سیب زمینی و گوجه فرنگی ، معمولاً برای باغ های خصوصی ، مهاجرت سویه های بین این محصولات را تسهیل می کند ، در نتیجه در دهه گذشته ، در میان سویه های جدا شده از سیب زمینی ، نسبت سویه های حامل ژن برای مقاومت در برابر انواع گوجه گیلاس (T1) ، که قبلاً فقط برای " گوجه فرنگی " سویه های دارای ژن T1 در بیشتر موارد نسبت به سیب زمینی و گوجه فرنگی بسیار تهاجمی هستند.
در سالهای اخیر ، بیماری دیررس گوجه فرنگی در بسیاری از موارد زودتر از سیب زمینی ظاهر می شود. نهال گوجه فرنگی می تواند توسط اوسپورهای موجود در خاک یا اوسپورهای موجود در دانه های گوجه فرنگی یا چسبیده به آنها آلوده شود (روبین و همکاران ، 2001). در 15 سال گذشته تعداد زیادی بذر بسته بندی شده ارزان قیمت که عمدتاً وارداتی هستند در فروشگاه ها ظاهر شده و اکثر تولیدکنندگان کوچک به استفاده از آنها روی آورده اند. بذرها می توانند سویه هایی با ژنوتیپهای معمول در مناطق رشد خود به وجود آورند. در آینده ، این ژنوتیپ ها در روند جنسی در باغ های خصوصی گنجانده می شوند ، که منجر به ظهور ژنوتیپ های کاملا جدید می شود.
بنابراین ، می توان اظهار داشت که باغ های خصوصی یک "گلدان ذوب" جهانی هستند که در آن ، در نتیجه تبادل مواد ژنتیکی ، ژنوتیپ های موجود پردازش می شوند و گونه های کاملا جدیدی ظاهر می شوند. علاوه بر این ، انتخاب آنها در شرایطی انجام می شود که بسیار متفاوت از شرایط ایجاد شده برای سیب زمینی در مزارع بزرگ است: عدم وجود قارچ کش ، یکنواختی انواع گیاهان ، غلبه گیاهانی که تحت تأثیر انواع مختلف عفونت ویروسی و باکتریایی قرار دارند ، مجاورت با گوجه فرنگی و شب بو وحشی ، عبور فعال و تشکیل اوسپور ، امکان برای oospores به عنوان یک منبع عفونت برای سال آینده عمل می کنند.
همه اینها منجر به تنوع ژنتیکی بسیار بالایی از جمعیت حیاط خلوت می شود. در شرایط epiphytotic ، بیماری دیررس بیماری در باغ های سبزیجات به سرعت گسترش می یابد و مقادیر زیادی از هاگ آزاد می شود ، که به کاشت های تجاری اطراف می رود. با این حال ، اسپورهایی که وارد شده اند با سیستم صحیح فن آوری کشاورزی و حفاظت شیمیایی وارد میادین تجاری شده اند ، عملاً هیچ فرصتی برای شروع اپی فیتوتیک ها در این زمینه ندارند ، که این به دلیل عدم وجود خطوط کلونال مقاوم در برابر قارچ کش ها است و به طور خاص برای انواع مختلف کشت می شود.
منبع دیگر تلقیح اولیه ممکن است غده های بیماری گیر افتاده در نهال های تجاری باشد. این غده ها ، به طور معمول ، در مزارع با تکنولوژی کشاورزی خوب و محافظت شیمیایی فشرده پرورش داده می شوند. ژنوتیپ های جدا شده که غده ها را آلوده می کنند ، متناسب با رشد انواع مختلف خود هستند. این سویه ها نسبت به تلقیح منشا باغ های خصوصی به طور قابل توجهی برای کاشت تجاری خطرناک ترند. نتایج مطالعات ما نیز این فرض را تأیید می کند. جمعیت های جدا شده از مزارع بزرگ با حفاظت شیمیایی به درستی انجام شده و فن آوری خوب کشاورزی در تنوع ژنوتیپی بالا متفاوت نیستند. اغلب اینها چندین خط کلونال هستند که بسیار تهاجمی هستند.
سویه های حاصل از بذر تجاری می توانند به جمعیت باغ های سبزیجات وارد شده و در فرآیندهای موجود در آنها درگیر شوند. با این حال ، در یک باغ سبزی ، رقابت آنها بسیار کمتر از یک زمینه تجاری خواهد بود ، و به زودی آنها به شکل یک خط کلونال از بین می روند ، اما ژن های آنها را می توان در جمعیت "باغ" استفاده کرد.
عفونت ایجاد شده در گیاهان "داوطلب" و انبوه غده های جمع شده هنگام برداشت برای روسیه چندان مهم نیست ، زیرا در مناطق اصلی سیب زمینی سازی روسیه ، یخ زدگی عمیق خاک زمستانی مشاهده می شود و گیاهان غده هایی که در خاک زمستان زده اند به ندرت رشد می کنند. علاوه بر این ، همانطور که آزمایشات ما نشان می دهد ، پاتوژن بیماری اواخر بیماری در دمای منفی حتی روی غده هایی که ماندگاری خود را حفظ کرده اند زنده نمی ماند. در منطقه خشک ، جایی که کشت سیب زمینی زودرس انجام می شود ، به دلیل فصل رشد خشک و گرم ، بیماری آهسته دیررس بسیار نادر است.
بنابراین ، ما در حال حاضر تقسیم جمعیت P. infestans را به جمعیت "مزرعه" و "باغ" مشاهده می کنیم. با این حال ، در سال های اخیر ، فرآیندهایی مشاهده شده است که منجر به همگرایی و نفوذ ژنوتیپ ها از این جمعیت ها می شود.
در این میان ، می توان به افزایش عمومی سواد تولیدکنندگان کوچک ، ظهور بسته های کوچک مقرون به صرفه سیب زمینی ، گسترش آماده سازی قارچ کش در بسته های کوچک و از بین رفتن ترس از "شیمی" توسط مردم اشاره کرد.
شرایط وقتی بوجود می آید که به لطف فعالیت شدید یک تامین کننده ، کل روستاها با غده های بذر از همان نوع کاشته می شوند و بسته های کوچک همان آفت کش ها برای آنها فراهم می شود. می توان فرض کرد که سیب زمینی های یک نوع در کاشت های تجاری در این نزدیکی یافت می شوند.
از طرف دیگر ، برخی از شرکت های بازرگانی سموم دفع آفات طرح های شیمیایی "بودجه" را تبلیغ می کنند. در این حالت ، تعداد تیمارهای پیشنهادی دست کم گرفته می شود و ارزان ترین قارچ کش نیز ارائه می شود و تأکید بر جلوگیری از ایجاد بیماری ورم دیررس تا زمان برداشتن تاپ ها نیست ، بلکه تأکید بر برخی از تأخیرهای اپی فیتوتی برای افزایش عملکرد است. چنین طرحهایی از نظر اقتصادی توجیه می شوند که سیب زمینی انبار را از مواد دانه کم عیار پرورش دهند ، در حالی که در اصل بحث دستیابی به عملکرد بالا وجود ندارد. با این حال ، در این مورد ، بر خلاف جمعیت باغ ، زمینه ژنتیکی تسطیح شده سیب زمینی به انتخاب نژادهای فیزیولوژیکی خاص کمک می کند ، نژادهایی که برای این نوع بسیار خطرناک هستند.
به طور کلی ، گرایش ها به سمت همگرایی روش های "باغ" و "مزرعه ای" تولید سیب زمینی به نظر ما خطرناک است. برای جلوگیری از عواقب منفی آنها ، چه در بخشهای خانگی و چه در بخشهای تجاری ، کنترل هم دسته سیب زمینی دانه ای و هم چنین دامنه قارچ کشهایی که در بسته بندی کوچک به صاحبان خصوصی ارائه می شود و همچنین ردیابی طرحهای محافظت از سیب زمینی و استفاده از قارچ کشها در بخشهای تجاری لازم است.
در مناطق بخش خصوصی ، نه تنها بیماری اواخر بیماری ، بلکه آلترناریا نیز توسعه فشرده ای دارد. اکثر دارندگان توطئه های خانگی خصوصی اقدامات ویژه ای را برای محافظت در برابر آلترناریا انجام نمی دهند ، با توسعه آلترناریا برای پژمردگی طبیعی شاخ و برگ یا ایجاد بیماری دیررس. بنابراین ، با توسعه گسترده آلترناریا در ارقام مستعد ، قطعات خانگی می تواند به عنوان منبع تلقیح برای کاشت های تجاری باشد.
مکانیزم تغییرپذیری
فرآیند جهش
از آنجا که وقوع جهش ها یک فرایند تصادفی است که با فرکانس کم پیش می رود ، وقوع جهش ها در هر مکان به تعداد دفعات جهش این منبع و اندازه جمعیت بستگی دارد. هنگام مطالعه فراوانی جهشهای سویههای P. infestans ، معمولاً تعداد کلنیهای رشد یافته در محیطهای غذایی انتخابی پس از درمان با جهشهای شیمیایی یا فیزیکی تعیین می شود. همانطور که از داده های ارائه شده در جدول 8 مشاهده می شود ، فرکانس جهش همان سویه در مکان های مختلف می تواند با چندین مرتبه اندازه متفاوت باشد. فرکانس بالای جهش در مقاومت به متالاکسیل ممکن است یکی از دلایل تجمع سویه های مقاوم در برابر آن در طبیعت باشد.
فراوانی جهش های خود به خودی یا القایی ، که بر اساس آزمایش های آزمایشگاهی محاسبه می شود ، به دلایل زیر همیشه با فرآیندهای رخ داده در جمعیت طبیعی مطابقت ندارد:
1. با شکافت هسته ای ناهمزمان ، تخمین فراوانی جهش در هر نسل هسته ای غیرممکن است. بنابراین ، بیشتر آزمایش ها اطلاعات را فقط به طور مستقیم در مورد فراوانی جهش ها ، بدون تمایز بین دو رویداد جهش و یک رویداد متعاقب میتوز ، ارائه می دهند.
2. جهش های یک مرحله ای معمولاً تعادل ژنوم را کاهش می دهند ، بنابراین ، همراه با کسب خاصیت جدید ، تناسب عمومی ارگانیسم کاهش می یابد. بسیاری از جهش های به دست آمده از طریق تجربی ، از میزان تهاجمی کاسته شده و در جمعیت طبیعی ثبت نشده اند. بنابراین ، ضریب همبستگی بین میزان مقاومت جهش یافته های P. infestans نسبت به قارچ کشهای فنیل آمید و میزان رشد در یک محیط مصنوعی به طور متوسط (-0,62) و مقاومت در برابر قارچ کش ها و پرخاشگری برگ های سیب زمینی (-0,65) بود (Derevyagina و همکاران). ، 1993) ، که نشان دهنده تناسب اندام کم جهش ها است. جهش های مقاومت در برابر دی متومورف نیز با کاهش شدید زنده ماندن همراه بود (باگیروا و همکاران ، 2001).
3. اکثر جهش های خود به خودی و ناشی از آن مغلوب هستند و به صورت نمونه ای در آزمایشات خود را نشان نمی دهند ، اما یک ذخیره پنهان از تغییر در جمعیت های طبیعی را تشکیل می دهند. سویه های جهش یافته جدا شده در آزمایش های آزمایشگاهی دارای جهش های غالب یا نیمه غالب هستند (کولیش و دیاکوف ، 1979). ظاهراً ، دیپلوئیدی هسته ای تلاش های ناموفق برای بدست آوردن جهش هایی را تحت تأثیر تابش اشعه ماورا بنفش که بر انواع مقاوم قبلاً ویروس آور هستند ، توضیح می دهد (مک کی ، 1969). طبق محاسبات نویسنده ، چنین جهش هایی می تواند با فرکانس کمتر از 1: 500000،XNUMX رخ دهد. انتقال جهش های مغلوب به حالت هموزیگوت ، بیان فنوتیپی می تواند به دلیل ترکیب مجدد جنسی یا غیرجنسی رخ دهد (به زیر مراجعه کنید). با این حال ، حتی در این حالت ، جهش می تواند توسط آلل های غالب هسته های نوع وحشی در میسلیوم جنبشی (چند هسته ای) پوشانده شود و فقط در طول تشکیل زئوسپورهای تک هسته ای به صورت فنوتیک ثابت شود.
جدول 8. فرکانس جهش های P. infestans به مواد بازدارنده رشد تحت اثر نیتروزومتیلوره (Dolgova، Dyakov، 1986؛ Bagirova et al.، 2001)
ترکیب | فرکانس جهش |
اکسی تتراسایکلین | 6,9 10 X-8 |
بلاستیدین اس | 7,2 X 10-8 |
استرپتومایسین | 8,3 x10-8 |
تریکوتسین | 1,8 10 X-8 |
سیکلوهگزیمید | 2,1 10 X-8 |
داکونیل | 4 <10-8 |
دیمتومورف | 6,3 10 X-7 |
متالاکسیل | 6,9 10 X-6 |
اندازه جمعیت نیز نقش تعیین کننده ای در وقوع جهش های خود به خودی دارد. در جمعیت های بسیار بزرگ ، که در آنها تعداد سلول N> 1 / a ، که a میزان جهش است ، جهش متوقف می شود که یک پدیده تصادفی باشد (کویتکو ، 1974).
محاسبات نشان می دهد که با آلودگی متوسط یک مزارع سیب زمینی (35 لکه در هر بوته) ، روزانه 8x1012 اسپور در یک هکتار تشکیل می شود (Dyakov and Suprun، 1984). ظاهراً چنین جمعیتهایی حاوی کلیه جهشهای مجاز با توجه به نوع تبادل در هر منبع است. حتی یک جهش نادر که با فرکانس 10-9 اتفاق می افتد توسط هزار نفر از میلیونها نفر ساکن در یک هکتار از مزارع سیب زمینی بدست خواهد آمد. برای جهش هایی که با فرکانس بالاتر اتفاق می افتد (به عنوان مثال 10-6) ، در چنین جمعیتی ، جهش های زوجی مختلف می توانند روزانه (به طور همزمان در دو مکان) رخ دهند ، به عنوان مثال روند جهش جایگزین نوترکیبی می شود.
مهاجرت ها
برای P. infestans ، دو نوع مهاجرت اصلی شناخته شده است: بستن فواصل (در یک زمین سیب زمینی یا مزارع مجاور) با گسترش zoosporangia توسط جریان هوا یا اسپری باران ، و به مسافت های طولانی - با کاشت غده یا میوه های حمل شده گوجه فرنگی. روش اول گسترش کانون بیماری را فراهم می کند ، روش دوم - ایجاد کانون های جدید در مکان های دور از اولیه.
شیوع عفونت با غده های گوجه فرنگی و میوه ها نه تنها به ظهور بیماری در مکان های جدید کمک می کند ، بلکه منبع اصلی تنوع ژنتیکی در جمعیت است. در منطقه مسکو ، سیب زمینی کشت می شود که از مناطق مختلف روسیه و اروپای غربی آورده می شود. میوه های گوجه فرنگی از مناطق جنوبی روسیه (منطقه آستاراخان ، منطقه کراسنودار ، قفقاز شمالی) آورده می شود. دانه های گوجه فرنگی ، که می توانند به عنوان منبع عفونت نیز عمل کنند (روبین و همکاران ، 2001) ، از مناطق جنوبی روسیه ، چین ، کشورهای اروپایی و سایر کشورها نیز وارد می شوند.
طبق محاسبات E. Mayr (1974) ، تغییرات ژنتیکی در یک جمعیت محلی ناشی از جهش به ندرت از 10-5 در هر مکان بیشتر می شود ، در حالی که در جمعیت های آزاد ، تبادل به دلیل جریان شمارنده ژن ها حداقل 10-3 - 10-4 است.
مهاجرت در غده های آلوده عامل ورود P. infestans به اروپا است و در تمام مناطق جهان که سیب زمینی پرورش می یابد گسترش می یابد. آنها جدی ترین تغییرات جمعیتی را ایجاد کردند. آفت دیررس سیب زمینی تقریباً همزمان با ظهور آن در اروپای غربی در قلمرو امپراتوری روسیه ظاهر شد.
از آنجا که این بیماری برای اولین بار در سالهای 1846-1847 در کشورهای بالتیک مشاهده شد و تنها در سالهای بعد در بلاروس و مناطق شمال غربی روسیه گسترش یافت ، منشا European اروپای غربی آن آشکار است. اولین منبع بیماری اواخر بیماری در دنیای قدیم چندان مشخص نیست. فرضیه توسعه یافته توسط فرای و همکاران (فرای و همکاران ، 1992 ؛ فرای ، گودوین ، 1995 ، گودوین و همکاران ، 1994) نشان می دهد که انگل ابتدا از مکزیک به آمریکای شمالی آمده است ، و در آنجا به سایر محصولات گسترش یافته و سپس به اروپای غربی منتقل شده است. (شکل 7)
در نتیجه رانش مکرر (اثر مضاعف "گلوگاه") ، کلون های مجزا به اروپا راه یافتند ، فرزندان آن در همه سرزمین جهان قدیم ، جایی که سیب زمینی کشت می شود ، همه گیر می شوند. به عنوان شواهدی برای این فرضیه ، نویسندگان ، اولاً ، وقوع همه جانبه فقط یک نوع جفت گیری (A1) و ، دوم ، همگنی ژنوتیپ های سویه های مورد مطالعه از مناطق مختلف را ذکر می کنند (همه آنها بر اساس مارکرهای مولکولی ، از جمله 2 مکان ایزوایم ، الگوهای اثر انگشت DNA و ساختار DNA میتوکندری یکسان است و با کلون US-1 توصیف شده در ایالات متحده مطابقت دارد). با این حال ، برخی از داده ها حداقل در مورد برخی از مفاد فرضیه بیان شده تردید ایجاد می کنند. تجزیه و تحلیل DNA میتوکندری P. infestans جدا شده از نمونه های سیب زمینی هرباریوم آلوده در اولین دوره epiphytotic در دهه 40 نشان داد که آنها در ساختار DNA میتوکندری از کلون US-1 متفاوت هستند ، بنابراین حداقل تنها منبع عفونت در اروپا نیست (Ristaino et al، 2001).
وضعیت اواخر بیماری در دهه 80 قرن بیستم بار دیگر بدتر شد. تغییرات زیر رخ داده است:
1) میانگین تهاجمی جمعیت افزایش یافته است ، که به ویژه منجر به گسترش گسترده مضرترین شکل بیماری آفت دیررس - آسیب به دمبرگ ها و ساقه ها شده است.
2) در اواخر جولای سیب زمینی - از اواخر ژوئیه تا اوایل ژوئیه و حتی تا اواخر ژوئن تغییراتی در اواخر بیماری ایجاد شده است.
3) نوع جفت گیری A2 ، که قبلاً در جهان قدیم وجود نداشت ، در همه جا فراگیر شده است.
قبل از این تغییرات دو واقعه پیش آمد: استفاده گسترده از قارچ کش جدید متالاکسیل (شوین و استاب ، 1980) و ظهور مکزیک به عنوان صادر کننده جهانی سیب زمینی (Niederhauser، 1993). مطابق با این ، دو دلیل برای تغییر جمعیت مطرح شد - تبدیل نوع جفت گیری تحت تأثیر متالاکسیل (Ko ، 1994) و معرفی گسترده سویه های جدید با غده های آلوده از مکزیک (فرای و گودوین ، 1995). گرچه تعویض انواع جفت گیری تحت تأثیر متالاکسیل نه تنها توسط Ko ، بلکه همچنین در کارهایی که در آزمایشگاه دانشگاه دولتی مسکو انجام شده است (Savenkova ، Chherepennicova-Anikina ، 2002) بدست آمده است ، فرضیه دوم ارجح است. همراه با ظهور نوع دوم جفت گیری ، تغییرات جدی در ژنوتیپ های سویه P. infestans روسیه ، از جمله در ژن های خنثی (ایزوزیم و مکان های RFLP) و همچنین در ساختار DNA میتوکندری رخ داد. مجموعه این تغییرات را نمی توان با عملکرد متالاکسیل توضیح داد ؛ بلکه ، واردات گسترده ای از سویه های جدید از مکزیک وجود دارد ، که با تهاجمی تر بودن (کاتو و همکاران ، 1997) ، سویه های قدیمی (US-1) را جابجا می کند و در جمعیت ها مسلط می شود. تغییر در ترکیب جمعیت اروپا در مدت زمان بسیار کوتاهی - از 1980 تا 1985 (فرای و همکاران ، 1992) اتفاق افتاد. در قلمرو اتحاد جماهیر شوروی سابق ، "سویه های جدید" در مجموعه های استونی در سال 1985 ، یعنی زودتر از لهستان و آلمان یافت شد (گودوین و دیگران ، 1994). آخرین باری که "سویه قدیمی US-1" در روسیه در سال 1993 از یک گوجه فرنگی آلوده در منطقه مسکو جدا شد (دولگوا و همکاران ، 1997). همچنین در فرانسه ، سویه های "قدیمی" تا اوایل دهه 90 در کاشت گوجه فرنگی یافت می شدند ، یعنی پس از مدت ها ناپدید شدن آنها در سیب زمینی (Leberton and Andrivon، 1998). تغییر در سویه های P. infestans بسیاری از صفات را تحت تأثیر قرار داد ، از جمله خصوصیاتی که از اهمیت عملی بالایی برخوردار هستند و باعث افزایش آسیب به بیماری اواخر بیماری می شود.
ترکیب مجدد جنسی
برای اینکه ترکیب مجدد جنسی در ایجاد تنوع نقش داشته باشد ، اولاً وجود دو نوع جفت گیری در جمعیت با نسبت نزدیک به 1: 1 و ثانیاً وجود تنوع اولیه جمعیت ضروری است.
نسبت انواع جفت گیری در جمعیتهای مختلف و حتی در سالهای مختلف در یک جمعیت بسیار متفاوت است (جدول 9,10 ، 90). دلایل چنین تغییرات فاحشی در فراوانی انواع جفت گیری در جمعیت (به عنوان مثال ، در روسیه یا اسرائیل در اوایل دهه 2002 قرن گذشته) ناشناخته است ، اما اعتقاد بر این است که این به دلیل معرفی کلون های رقابتی تر است (کوهن ، XNUMX).
برخی از داده های غیر مستقیم روند روند جنسی را در سالهای خاص و در مناطق خاص نشان می دهد:
1) مطالعات جمعیت های منطقه مسکو نشان داد که در 13 جمعیتی که سهم نوع جفت سازی A2 کمتر از 10٪ بود ، کل تنوع ژنتیکی محاسبه شده برای سه مکان ایزوایم 0,08/14 و در 2 جمعیتی که سهم A30 از آنها بیشتر بود 0,15٪ ، تنوع ژنتیکی دو برابر بیشتر بود (1999) (Elansky et al.، XNUMX). بنابراین ، هرچه احتمال رابطه جنسی بیشتر باشد ، تنوع ژنتیکی جمعیت نیز بیشتر خواهد بود.
2) رابطه بین نسبت انواع جفت گیری در جمعیت و شدت تشکیل اووسپور در اسرائیل مشاهده شد (کوهن و همکاران ، 1997) و در هلند
(فلیر و همکاران ، 2004). مطالعات ما نشان داده است که ، در جمعیت هایی که جدایه های با نوع جفت گیری A2 62 ، 17 ، 9 و 6 ed را تشکیل می دهند ، به ترتیب اووسپورها در 78 ، 50 ، 30 و 15 درصد از برگهای سیب زمینی مورد بررسی قرار گرفتند (دارای 2 یا بیشتر لکه).
نمونه هایی با 2 یا بیشتر لکه ها به طور قابل توجهی بیشتر از نمونه های دارای 1 لکه (به ترتیب 32 و 14 درصد از نمونه ها) دارای اووسپور (به ترتیب 2004 و XNUMX درصد نمونه ها) هستند (Apryshko و همکاران ، XNUMX).
اووسپورها در برگهای لایه میانی و تحتانی گیاه سیب زمینی بسیار بیشتر مشاهده می شوند (Mytsa et al.، 2015؛ Elansky et al.، 2016).
3) در برخی مناطق ، ژنوتیپ های منحصر به فردی کشف شده است که وقوع آنها با ترکیب مجدد جنسی همراه است. بنابراین ، در لهستان در 1989 و در فرانسه در 1990 ، سویه های هموزیگوت برای گلوکز -6
ایزومراز فسفات (GPI 90/90). از آنجا که قبلاً فقط 10/90 هتروزیگوت به مدت 100 سال دیده می شد ، هموزایگوسیتی به نوترکیبی جنسی نسبت داده می شود (Sujkowski و همکاران ، 1994). در کلمبیا (ایالات متحده آمریکا) ، جدایه های ترکیبی A2 با GPI 100/110 و A1 با GPI 100/100 معمول است ، اما در پایان فصل 1994 (16 آگوست و 9 سپتامبر) ، سویه هایی با ژنوتیپ های نوترکیب (A1 GPI 100/110 و A2 GPI 100/100) (میلر و همکاران ، 1997).
4) در برخی از جمعیتهای لهستان (Sujkowski و دیگران ، 1994) و قفقاز شمالی (Amatkhanova و همکاران ، 2004) ، توزیع جایگاه DNA اثر انگشت و محل پروتئین آلوزیم مربوط به توزیع هاردی-وینبرگ است ، که نشان می دهد
در مورد سهم بالای سهم نوترکیبی جنسی در تغییر جمعیت. در سایر مناطق روسیه ، هیچ گونه مکاتبه ای با توزیع هاردی-وینبرگ در جمعیت یافت نشد ، اما وجود عدم تعادل پیوند نشان داده شد ، که نشان دهنده غلبه تولید مثل کلون است (Elansky et al.، 1999).
5) تنوع ژنتیکی (GST) بین سویه ها با انواع مختلف جفت گیری (A1 و A2) کمتر از بین جمعیت های مختلف بود (Sujkowski و همکاران ، 1994) ، که به طور غیر مستقیم نشان دهنده تلاقی های جنسی است.
در عین حال ، سهم نوترکیبی جنسی در تنوع جمعیت نمی تواند بسیار زیاد باشد. این سهم برای جمعیتهای منطقه مسکو محاسبه شد (الانسکی و همکاران ، 1999). طبق محاسبات Lewontin (1979) "نوترکیبی ، که می تواند از دو مکان با انواع مختلفی از فرکانس بیش از محصول هتروزایگوسیته خود ، انواع جدیدی تولید کند ، فقط در صورت موثر بودن مقادیر هتروزیگوزیته برای هر دو آلل ، موثر خواهد بود".
با نسبت دو نوع جفت شدن ، که معمولاً برای منطقه مسکو برابر است با 4: 1 ، فرکانس ترکیب مجدد 0,25 خواهد بود. احتمال وجود سويه هاي متقاطع براي دو تا از سه جايگاه ايزوزيگوت مورد مطالعه در جمعيت هاي مورد مطالعه هتروزيگوت بود (0,01/2 سويه). در نتیجه ، احتمال وقوع هتروزیگوتهای دوتایی در نتیجه ترکیب مجدد نباید از محصول آنها ضرب شود در احتمال عبور (177x0,25x0,02) = 0,02-10 ، یعنی 4-XNUMX ، یعنی نوترکیب های جنسی معمولاً در نمونه مورد مطالعه سویه ها قرار نمی گیرند. این محاسبات برای جمعیت های منطقه مسکو انجام شده است که با تنوع نسبتاً بالایی مشخص می شوند. در جمعیت های تک شکل مانند جمعیت سیبری ، روند جنسی ، حتی اگر در جمعیت های فردی اتفاق بیفتد ، نمی تواند بر تنوع ژنتیکی آنها تأثیر بگذارد.
علاوه بر این ، P. infestans با عدم انطباق مکرر کروموزوم در میوز ، که منجر به آنئوپلوئیدی می شود ، مشخص می شود (کارتر و همکاران ، 1999). چنین تخلفاتی باعث کاهش باروری هیبریدها می شود.
ترکیب مجدد جنس جنسی ، تبدیل ژن میتوزیک
در آزمایشات مربوط به همبستگی سویه های P. infestans با جهش در مقاومت به مهارکننده های رشد مختلف ، ظهور رسولات مقاوم در برابر هر دو مهارکننده مشاهده شد (شاتوک و شاو ، 1975 ؛ دیاکوف ، کوزوونیکوا ، 1974 ؛ کولیش ، دیاکوف ،
1979) سویه های مقاوم در برابر دو بازدارنده رشد در نتیجه هتروکاریوتاسیون میسلیوم بوجود آمد و در این حالت آنها در طی تولید مثل توسط زئوسپورهای تک هسته ای شکافتند (Judelson، Ge Yang، 1998) یا در فرزندان monozoosporous شکاف نیاوردند ، زیرا آنها دارای تتراپلوئید بودند (از آنجا که هسته های جدا شده اولیه (هسته ها هستند) ، 1979). دیپلوئیدهای هتروزیگوت به دلیل هاپلوئیداسیون ، عدم تقسیم اتصال کروموزوم و عبور میتوزی از یک فرکانس بسیار پایین جدا شده اند (Poedinok و همکاران ، 1982). فراوانی این فرایندها را می توان با کمک برخی اثرات بر روی دیپلوئیدهای هتروزیگوت (به عنوان مثال ، تابش اشعه ماورا UV بنفش اسپورهای جوانه زا) افزایش داد.
اگرچه تشکیل هیبریدهای رویشی با مقاومت مضاعف نه تنها در شرایط آزمایشگاهی ، بلکه در غده های سیب زمینی آلوده به مخلوطی از جهش ها نیز رخ می دهد (کولیش و همکاران ، 1978) ، ارزیابی نقش نوترکیبی جنسیتی در تولید ژنوتیپ های جدید در جمعیت بسیار دشوار است. فراوانی تشکیل جداکننده ها به دلیل هاپلوئیداسیون ، عدم تقسیم کروموزوم ها و عبور میتوزی بدون جلوه های ویژه بسیار ناچیز است (کمتر از 10-3).
وقوع جداکننده های هموزیگوت سویه های هتروزیگوت می تواند هم بر اساس عبور میتوزی و هم در تبدیل ژن میتوزی باشد که در P. sojae بسته به سویه با فرکانس 3 10 2-5 تا 10 5 2001-XNUMX در هر مکان اتفاق می افتد (Chamnanpunt و همکاران). ، XNUMX).
اگرچه فراوانی وقوع هتروکاریونها و دیپلوئیدهای هتروزیگوت به طور غیرمنتظره ای بالا (به دهها درصد) رسید ، اما این فرآیند تنها زمانی اتفاق می افتد که کشت های جهش یافته از همان سویه به هم بخورند. هنگام استفاده از سویه های مختلف جدا شده از طبیعت ، به دلیل وجود ناسازگاری رویشی ، هتروکاریوتاسیون اتفاق نمی افتد (یا با فرکانس بسیار کم) (Poedinok and Dyakov، 1981؛ Anikina et al.، 1997b؛ Cherepennikova-Anikina et al.، 2002). در نتیجه ، می توان نقش نوترکیبی پارارجنسی را به ترکیب مجدد درون کلونال در هسته های هتروزیگوت و انتقال ژن های فردی به یک حالت هموزیگوت و بدون روند جنسی کاهش داد. این فرآیند می تواند از نظر اپیدمیولوژیکی در سویه های دارای جهش مقاومت قارچی کشنده یا نیمه غالب باشد. انتقال آن به حالت هموزیگوت به دلیل روند جنسیت ، مقاومت حامل جهش را افزایش می دهد (Dolgova، Dyakov، 1986).
بازرسی از ژن ها
گونه های هتروتالی Phytophthora قادر به ترکیب با تشکیل اوسپورهای ترکیبی هستند (نگاه کنید به Vorob'eva and Gridnev، 1983؛ Sansome et al.، 1991؛ Veld et al.، 1998). هیبرید طبیعی دو گونه Phytophthora چنان تهاجمی بود که هزاران درخت توسکا را در انگلیس از بین برد (Brasier et al.، 1999). P. infestans می تواند با گونه های دیگر جنس (P. erythroseptica ، P. nicotianae ، P. Cactorum و غیره) در گیاهان میزبان رایج و در خاک وجود داشته باشد ، اما در ادبیات اطلاعات کمی در مورد احتمال وجود هیبریدهای بین گونه ای وجود دارد. در شرایط آزمایشگاهی ، هیبریدهای بین P. infestans و P. Mirabilis بدست آمد (گودوین و فرای ، 1994).
جدول 9. نسبت سویه های P. infestans با نوع جفت گیری A2 در کشورهای مختلف جهان در بازه زمانی 1990 تا 2000 (با توجه به داده های منابع ادبیات آزاد و سایت های www.euroblight.net ، www.eucablight.org)
کشور | 1990 | 1991 | 1992 | 1993 | 1994 | 1995 | 1996 | 1997 | 1998 | 1999 | 2000 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
بلاروس | 33 (12) | 34 (29) | |||||||||
بلژیک | 15 (49 *) | 6 (66) | 20 (86) | ||||||||
اکوادور | 0 (13) | 0 (12) | 0 (19) | 0 (21) | 12 (41) | 25 (39) | 15 (75) | 22 (73) | 25 (68) | 0 (35) | |
استونی | 8 (12) | ||||||||||
انگلستان | 4 (26) | 3 (630) | 9 (336) | ||||||||
فنلاند | 0 (15) | 19 (117) | 12 (16) | 21 (447) | 6 (509) | 9 (432) | 43 (550) | ||||
فرانسه | 0 (35) | 0 (56) | 0 (83) | 0 (67) | 0 (86) | 2 (135) | 7 (156) | 6 (123) | 0 (73) | 0 (285) | 0 (135) |
مجارستان | 72 (32) | ||||||||||
ایرلند | 4 (145) | ||||||||||
شمال ایرلند | 10 (41) | 9 (58) | 1 (106) | 0 (185) | 0 (18) | 0 (56) | 0 (35) | 0 (26) | |||
هلند | 7 (41) | 5 (276) | 24 (377) | 44 (353) | 23 (185) | ||||||
نروژ | 25 (446) | 28 (156) | 8 (39) | 18 (257) | 38 (197) | ||||||
پرو | 0 (34 ، 1984 -86) | 0 (287 ، 1997-98) | 0 (112) | 0 (66) | |||||||
لهستان | 19 (180) | 21 (142) | 33 (256) | 26 (149) | 35 (70) | ||||||
اسکاتلند | 25 (147) | 11 (163) | 22 (189) | 5 (22) | |||||||
سوئد | 25 (263) | 62 (258) | 49 (163) | ||||||||
ولز | 0 (16) | 7 (97) | 0 (48) | 0 (25) | |||||||
کشور کره | 36 (42) | 10 (130) | 15 (98) | ||||||||
کشور چین | 20 (142 ، 1995-98) | 0 (6) | 0 (8) | 0 (35) | |||||||
کلمبیا | 0 (40 ، 1994-2000) | ||||||||||
اروگوئه | 100 (25 ، 1998-99) | ||||||||||
مراکش | 60 (108 ، 1997-2000) | 52 (25) | 42 (40) | ||||||||
صربستان | 76 (37) | ||||||||||
مکزیک (تولوکا) | 28 (292 ، 1988-89) | 50 (389 ، 1997-98) |
جدول 10. نسبت سویه های P. infestans با نوع جفت گیری A2 در کشورهای مختلف جهان در بازه زمانی 2000 تا 2011
کشور | 2001 | 2002 | 2003 | 2004 | 2005 | 2006 | 2007 | 2008 | 2009 | 2010 | 2011 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
اتریش | 65 (83) | ||||||||||
بلاروس | 42 (78) | ||||||||||
بلژیک | 20 (102 *) | 4 (32) | 50 (14) | 25 (16) | 62 (13) | 54 (26) | 70 (54) | 30 (23) | 29 (35) | 62 (71) | 45 (49) |
سویس | 89 (19) | ||||||||||
جمهوری چک | 35 (31) | 54 (64) | 38 (174) | 12 (80) | |||||||
آلمان | 95 (53) | ||||||||||
دانمارک | 48 (52) | ||||||||||
اکوادور | 5 (178) | 6 (108) | 9 (121) | 18 (94) | 2 (44) | 0 (66) | 5 (47) | ||||
استونی | 54 (25) | 0 (24) | 33 (62) | 45 (140) | 25 (100) | 12 (103) | |||||
انگلستان | 4 (47) | 10 (96) | 31 (55) | 55 (790) | 68 (862) | 70 (552) | 68 (299) | ||||
فنلاند | 47 (162) | 12 (218) | 42 | ||||||||
فرانسه | 0 (186) | 4 (108) | 8 (61) | 22 (103) | 33 (303) | 65 (378) | 74 (331) | 75 (125) | 75 (12) | ||
مجارستان | 48 (27) | 48 (90) | 9 | 7 | |||||||
شمال ایرلند | 0 (38) | 0 (58) | 0 (40) | 0 (24) | 5 (54) | 0 (18) | 27 (578) | 45 (239) | 36 (213) | 82 (60) | 10 (80) |
هلند | 66 (24) | 93 (15) | 91 (11) | ||||||||
نروژ | 39 (328) | 3 (115) | 12 (19) | ||||||||
پرو | 0 (36) | ||||||||||
لهستان | 25 (46) | 10 (30) | 85 (20) | 38 (44) | 75 (66) | 55 (56) | 65 (35) | 72 (81) | 85 (21) | ||
اسکاتلند | 3 (213) | 2 (474) | 24 (135) | 86 (337) | 88 (386) | 74 (172) | |||||
سوئد | 60 (277) | 39 (87) | |||||||||
اسلواکی | 0 (36) | 14 (26) | 62 (26) | 0 (26) | |||||||
ولز | 25 (12) | 68 (106) | 80 (88) | 92 (143) | 75 (45) | ||||||
کشور کره | 46 (26) | ||||||||||
برزیل | 0 (49) | 0 (30) | |||||||||
کشور چین | 10 (30) | 0 (6) | 0 (6) | ||||||||
ویتنام | 0 (294 ، 2003-04) | ||||||||||
اوگاندا | 0 (8) |
پویایی ترکیب ژنوتیپی جمعیت ها
تغییر در ترکیب ژنوتیپی جمعیت P. infestans می تواند تحت تأثیر مهاجرت کلون های جدید از مناطق دیگر ، روش های کشاورزی (تغییر انواع ، استفاده از قارچ کش ها) و شرایط آب و هوایی رخ دهد. تأثیرات خارجی در مراحل مختلف چرخه زندگی به طور متفاوتی کلون را تحت تأثیر قرار می دهد ؛ بنابراین ، جمعیت ها سالانه با تغییر چرخه ای در فرکانس های ژن های مورد انتخاب ، به دلیل تغییر در نقش غالب رانش و انتخاب ژن ، مواجه می شوند.
تأثیر انواع
ارقام جدید با ژن های موثر برای مقاومت عمودی (ژن های R) یک عامل انتخابی قدرتمندی است که کلون های دارای ژن های حدت مکمل را در جمعیت P. infestans انتخاب می کند. در صورت عدم وجود مقاومت غیر اختصاصی در انواع سیب زمینی ، که مانع رشد جمعیت پاتوژن می شود ، روند جایگزینی کلون های غالب در جمعیت بسیار سریع اتفاق می افتد. بنابراین ، پس از شیوع در منطقه مسکو از نوع Domodedovsky ، که دارای ژن مقاومت R3 است ، فراوانی کلون های بدخیم برای این نوع از 0,2 به 0,82 در یک سال افزایش یافت (Dyakov، Derevjagina، 2000).
با این حال ، تغییر در فرکانس ژن های حدت (پاتوتیپ ها) در جمعیت نه تنها تحت تأثیر انواع سیب زمینی کشت شده رخ می دهد. به عنوان مثال ، در بلاروس تا سال 1977 ، کلونهایی با ژنهای حدت 1 و 4 غالب بودند که این امر ناشی از پرورش انواع سیب زمینی با ژنهای مقاوم R1 و R4 بود (Dorozhkin، Belskaya، 1979). با این حال ، در پایان دهه 70 قرن XX ، کلونهایی با ژنهای مختلف حدت و ترکیبات آنها ظاهر شدند و ژنهای مقاومت مکمل هرگز در پرورش سیب زمینی (ژنهای فوق العاده حدت) استفاده نشدند (Ivanyuk et al.، 2002). ظاهراً دلیل ظهور چنین کلونهایی به دلیل مهاجرت مواد عفونی از مکزیک با غده های سیب زمینی به اروپا است. در خانه ، این کلون ها نه تنها در سیب زمینی های زراعی ، بلکه در گونه های وحشی حامل انواع ژن های مقاومت ایجاد می شوند ؛ بنابراین ، ترکیب بسیاری از ژن های حدت در ژنوم برای زنده ماندن در آن شرایط لازم بود.
همانطور که برای انواع با مقاومت غیر اختصاصی ، آنها ، با کاهش میزان تولید مثل پاتوژن ، تکامل جمعیت آن را به تأخیر می اندازند ، که همانطور که قبلا ذکر شد ، تابعی از تعداد است. از آنجا که پرخاشگری چند ژنی است ، کلونهای حاوی تعداد بیشتری ژن برای "پرخاشگری" هرچه زودتر جمع شوند ، هر چه اندازه جمعیت بالاتر باشد. بنابراین ، نژادهای بسیار تهاجمی محصول سازگاری با ارقام پرورده با مقاومت غیر اختصاصی نیستند ، اما برعکس ، به احتمال زیاد در کاشت انواع بسیار حساس که تجمع دهنده هاگهای انگلی هستند ، شناسایی می شوند.
بنابراین ، در روسیه ، پرخاشگرترین جمعیت P. Infestans در مناطق epiphytoties سالانه (جمعیت از مناطق ساخالین ، لنینگراد و بریانسک) یافت شد. پرخاشگری این جمعیت بالاتر از مکزیکی بود (فیلیپوف و همکاران ، 2004).
علاوه بر این ، تعداد کمتر اوسپور در برگهای گونه های مقاوم نسبت به گونه های حساس تشکیل می شود (Hanson and Shattock، 1998) ، یعنی مقاومت غیر اختصاصی واریته همچنین باعث کاهش توانایی های نوترکیبی انگلی و احتمال استفاده از روش های جایگزین زمستان سازی می شود.
تأثیر قارچ کش ها
قارچ کش ها نه تنها تعداد قارچ های فیتوپاتوژنیک را کاهش می دهند ، یعنی روی خصوصیات کمی جمعیت آنها تأثیر می گذارد ، اما آنها همچنین می توانند فرکانس های ژنوتیپ های فردی را تغییر دهند ، به عنوان مثال بر ترکیب کیفی جمعیت تأثیر می گذارد. از مهمترین شاخص های تغییر جمعیت تحت تأثیر قارچ کش ها ، موارد زیر است: تغییر مقاومت در برابر قارچ کش ، تغییر در پرخاشگری و حدت و تغییر در سیستم های تولید مثل.
تأثیر قارچ کش ها بر مقاومت و پرخاشگری جمعیت ها
درجه چنین نفوذی ، اول از همه ، توسط نوع قارچ کش استفاده شده تعیین می شود ، که می تواند به طور مشروط به polysite ، oligosite و monosite تقسیم شود.
مورد اول بیشتر قارچ کش های تماسی را شامل می شود. مقاومت در برابر آنها (در صورت امکان وجود دارد) توسط تعداد زیادی ژن بسیار ضعیف بیان می شود. این خصوصیات عدم وجود تغییرات قابل مشاهده در مقاومت جمعیت را پس از تیمار با قارچ کش تعیین می کند (اگرچه در برخی آزمایش ها مقداری افزایش مقاومت به دست آمد). جمعیت قارچ پس از سمپاشی با قارچ کش های تماسی حفظ شده از دو گروه سویه تشکیل شده است:
1) سویه های حفظ شده در مناطقی از گیاهان که با دارو درمان نمی شوند. از آنجا که هیچ تماسی با قارچ کش وجود ندارد ، قدرت تهاجمی و مقاومت این سویه ها تغییر نمی کند.
2) سویه های در تماس با قارچ کش که غلظت آن در نقاط تماس کمتر از کشنده است. همانطور که در بالا ذکر شد ، مقاومت این بخش از جمعیت نیز تغییر نمی کند ، با این حال ، به دلیل اثر مخرب بخشی از قارچ کش حتی در غلظت مbleثر بر متابولیسم سلول قارچ ، آمادگی عمومی و م componentلفه انگلی آن ، پرخاشگری ، کاهش (Derevyagina و Dyakov ، 1990).
بنابراین ، حتی بخشی از جمعیت که فوت نکرده اند ، در معرض تماس با قارچ کش قرار گرفته اند ، از قدرت تهاجمی ضعیفی برخوردار بوده و نمی توانند منبعی از داروهای ضد التهابی باشند. بنابراین ، درمان دقیق که باعث کاهش دفعات نسبت جمعیتی که با قارچ کش در تماس نیستند ، شرط موفقیت اقدامات حفاظتی است. مقاومت در برابر قارچ کش های الیگوزیت توسط چندین ژن افزودنی کنترل می شود.
جهش هر ژن منجر به افزایش مقاومت می شود و درجه کلی مقاومت به دلیل اضافه شدن چنین جهش هایی است. بنابراین ، افزایش مقاومت به صورت مرحله ای اتفاق می افتد. مثالی از افزایش گام به گام مقاومت ، جهش در مقاومت در برابر قارچ کش دی متومورف است که به طور گسترده ای برای محافظت از سیب زمینی در برابر بیماری دیررس استفاده می شود. مقاومت به دی متومورف پلی ژنیک و افزودنی است. جهش یک مرحله ای مقاومت را کمی افزایش می دهد.
هر جهش بعدی ، اندازه هدف و در نتیجه فرکانس جهش های بعدی را کاهش می دهد (باگیروا و همکاران ، 2001). افزایش میانگین مقاومت جمعیت پس از چندین بار درمان با قارچ کش الیگوزیت به صورت مرحله ای و به تدریج اتفاق می افتد. سرعت این فرآیند حداقل توسط سه عامل تعیین می شود: فراوانی جهش ژن های مقاومت ، ضریب مقاومت (نسبت دوز کشنده سویه مقاوم نسبت به یک حساس) و تأثیر جهش ها در ژن های مقاومت بر تناسب اندام.
بروز هر جهش بعدی کمتر از موتاسیون قبلی است ، بنابراین روند دارای ماهیت میرایی است (باگیروا و همکاران ، 2001). با این حال ، اگر فرآیندهای ترکیب مجدد (جنسی یا پاراجسالی) در جمعیت رخ دهد ، پس می توان جهش های مختلف والدین را در یک سویه ترکیبی ترکیب کرد و روند را تسریع کرد. بنابراین ، جمعیتهای panmix سریعتر از جمعیتهای آگامیک مقاومت پیدا می کنند و در دومی ، جمعیتهایی که موانع ناسازگاری رویشی ندارند سریعتر از جمعیتهای جدا شده توسط چنین موانعی است. در این راستا ، وجود سویه هایی در جمعیت که در انواع جفت گیری متفاوت هستند ، روند دستیابی به مقاومت در برابر قارچ کشهای الیگوزیت را تسریع می کند.
عامل دوم و سوم به تجمع سریع سویه های مقاوم به دی متومورف در جمعیت کمک نمی کند. هر جهش بعدی تقریباً مقاومت را دو برابر می کند ، که ناچیز است ، و در عین حال هم از سرعت رشد در یک محیط مصنوعی و هم از شدت حمله کاسته می شود (باگیروا و دیگران ، 2001 ؛ استیم ، کرک ، 2004). شاید به همین دلیل است که در میان سویه های طبیعی P. infestans ، حتی آنهایی که از کاشت سیب زمینی تحت تیمار با دی متومورف جمع آوری شده اند ، هیچ گونه مقاومتی وجود ندارد.
جمعیتی که با یک قارچ کش الیگوزیت تحت درمان قرار می گیرد نیز از دو گروه سویه تشکیل خواهد شد: گروه هایی که با قارچ کش تماس نداشته اند و بنابراین مشخصات اولیه را تغییر نداده اند (اگر سویه های مقاوم در بین این گروه یافت شوند ، به دلیل تهاجم پذیری بالاتر و رقابت پذیری سویه های حساس جمع نمی شوند) و سویه های در تماس با غلظت های زیر مجموعه قارچ کش - سایپرز ، باشگاه دانش از جمله موارد اخیر است که تجمع سویه های مقاوم امکان پذیر است ، زیرا در اینجا آنها نسبت به گونه های حساس دارای مزایایی هستند.
بنابراین ، هنگام استفاده از قارچ کش های الیگوزیت ، این یک درمان کامل نیست که به عنوان غلظت زیاد دارو ، چندین برابر بیشتر از دوز کشنده مهم باشد ، زیرا با جهش زایی مرحله ای ، مقاومت اولیه سویه های جهش یافته کم است.
سرانجام ، جهش در مقاومت به قارچ کش های مونوزیت بسیار رسا است ، یعنی یک جهش می تواند سطح بالایی از مقاومت را گزارش کند ، تا از دست دادن کامل حساسیت. بنابراین ، افزایش مقاومت جمعیت خیلی سریع اتفاق می افتد.
نمونه ای از این نوع قارچ کش ها ، فنیل آمیدها از جمله متداول ترین قارچ کش ، متالاکسیل است. جهش های مقاومت در برابر آن با یک فرکانس بالا بوجود می آیند و درجه مقاومت در جهش ها بسیار زیاد است - با هزار یا بیشتر از فشار حساس فراتر می رود (Derevyagina et al.، 1993). اگرچه سرعت رشد و پرخاشگری جهش های مقاوم در برابر مرگ و میر سویه های حساس از یک قارچ کش سیستمیک کاهش می یابد ، تعداد جمعیت مقاوم به سرعت در حال رشد است و به موازات آن ، میزان تهاجمی آن نیز در حال افزایش است. بنابراین ، پس از چندین سال استفاده از قارچ کش ، تهاجمی بودن سویه های مقاوم نه تنها می تواند برابر با تهاجمی بودن افراد حساس باشد ، بلکه از آن پیشی می گیرد (Derevyagina and Dyakov، 1992).
تأثیر بر ترکیب مجدد جنسی
از آنجا که وقوع مکرر نوع جفت گیری A2 در جمعیت P. infestans همزمان با استفاده فشرده از متالاکسیل در برابر بیماری اواخر بیماری است ، فرض بر این است که متالاکسیل باعث تبدیل نوع جفت گیری می شود. در P. parasitica ، چنین تبدیل تحت عمل کلرونب و متالاکسیل به طور تجربی اثبات شد (Ko، 1994). یک عبور تنها در یک محیط با غلظت کم متالاکسیل منجر به ظهور جدا شده های هموتالیک از سویه P. infestans حساس به متالاکسیل با نوع جفت گیری A1 می شود (Savenkova and Cherepnikova-Anikina، 2002). در گذرگاههای بعدی در محیط با غلظت بالاتر متالاکسیل ، حتی یک ایزوله از نوع جفت شدن A2 تشخیص داده نشد ، با این حال ، بیشتر جدا شده ها ، به جای oospores ، با جدا شده های A2 عبور می کنند ، تجمع میسلیوم زشت تشکیل می دهند و استریل هستند. عبور یک سویه مقاوم با نوع جفت گیری A2 بر روی محیط با غلظت بالای متالاکسیل به ما اجازه می دهد سه شکل از تغییرات نوع جفت گیری را تشخیص دهیم: 1) عقیم سازی کامل در صورت عبور از جدا شده های A1 و A2. 2) هموتالیسم (تشکیل اووسپورها در تک فرهنگ) ؛ 3) تبدیل نوع جفت گیری A2 به A1. بنابراین ، متالاکسیل می تواند باعث تغییر در انواع جفت گیری در جمعیت P. infestans و ، در نتیجه ، وقوع نوترکیبی جنسی در آنها شود.
تأثیر در ترکیب مجدد رویشی
برخی از ژن ها برای مقاومت به آنتی بیوتیک فرکانس هتروکاریوتایزاسیون هیپال و دیپلوئیداسیون هسته ای را افزایش می دهند (Poedinok and Dyakov، 1981). همانطور که قبلاً اشاره شد ، هتروکاریوتاسیون هیفها در هنگام همجوشی سویه های مختلف P. infestans به دلیل پدیده ناسازگاری رویشی در این قارچ بسیار بندرت اتفاق می افتد. با این حال ، ژن های مقاومت در برابر برخی از آنتی بیوتیک ها می توانند عوارض جانبی داشته باشند ، که بیانگر غلبه بر ناسازگاری رویشی است. این خاصیت توسط ژن مقاومت به استرپتومایسین 1S-1 وجود داشت. وجود چنین جهش هایی در جمعیت مزرعه فیتوفتورا می تواند جریان ژن ها را بین سویه ها افزایش داده و سازگاری کل جمعیت را با انواع جدید یا قارچ کش ها تسریع کند.
برخی از قارچ کش ها و آنتی بیوتیک ها می توانند بر فراوانی نوترکیبی میتوزی تأثیر بگذارند ، که همچنین می تواند فرکانس های ژنوتیپ را در جمعیت ها تغییر دهد. قارچ کش بنومیل که به طور گسترده استفاده می شود به بتا توبولین ، پروتئینی که از آن میکروتوبول های اسکلت سلولی ساخته شده ، متصل می شود و در نتیجه فرایندهای جداسازی کروموزوم در آنافاز میتوز را مختل می کند و فرکانس نوترکیبی میتوزی را افزایش می دهد (Hastie ، 1970).
قارچ کش پارا فلوئوروفنیلالانین ، که برای درمان بیماری هلندی در نارون استفاده می شود ، همین خاصیت را دارد. پارا فلوئوروفنیلالانین فرکانس نوترکیبی را در دیپلوئیدهای هتروزیگوت P. infestans افزایش داد (Poedinok و همکاران ، 1982).
تغییرات حلقوی در ترکیب ژنوتیپی جمعیت ها در چرخه زندگی P. infestans
چرخه رشد کلاسیک P. infestans در منطقه معتدل از 4 مرحله تشکیل شده است.
1) مرحله رشد نمایی جمعیت (فاز چند حلقه ای) با نسل های کوتاه. این مرحله معمولاً در ماه جولای آغاز می شود و 1,5-2 ماه طول می کشد.
2) مرحله متوقف كردن رشد جمعيت به علت كاهش شديد نسبت بافت بدون تاثير يا شروع شرايط نامساعد هوا این مرحله در مزارع که زود برداشت برگ قبل از برداشت را انجام می دهند از چرخه سالانه خارج می شود.
3) مرحله زمستان گذرانی در غده ها ، همراه با کاهش قابل توجهی در اندازه جمعیت به دلیل عفونت تصادفی غده ها ، رشد کند عفونت در آنها ، عدم عفونت مجدد غده ها ، پوسیدگی و از بین بردن غده های آسیب دیده در شرایط طبیعی نگهداری.
4) مرحله رشد آهسته در خاک و نهال ها (مرحله تک حلقه ای) ، که در آن مدت زمان تولید می تواند به یک ماه یا بیشتر (اواخر ماه مه - اوایل ژوئیه) برسد. معمولاً در این زمان ، تشخیص برگهای بیمار حتی با مشاهدات خاص نیز دشوار است.
مرحله رشد جمعیتی نمایی (فاز چند حلقه ای)
مشاهدات متعدد (Pshedetskaya، Kozubova، 1969؛ Borisenok، 1969؛ Osh، 1969؛ Dyakov، Suprun، 1984؛ Rybakova، Dyakov، 1990) نشان داد که در ابتدای epiphytoty ، کلون های کم ویروس و کمی تهاجمی غالب هستند ، که متعاقباً کلون های پرخاشگر و پرخاشگرتری جایگزین می شوند. میزان رشد پرخاشگری جمعیت هر چه بالاتر باشد ، مقاومت به مقاومت کمتری در گیاهان میزبان وجود دارد.
با افزایش جمعیت ، غلظت ژن های مهم انتخابی که به انواع تجاری (R1-R4) و انتخابی خنثی (R5-R11) وارد می شوند ، افزایش می یابد. بنابراین ، در جمعیت های نزدیک مسکو در سال 1993 ، میانگین حدت از اواخر ژوئیه تا اواسط آگوست از 8,2 به 9,4 افزایش یافت و بیشترین افزایش برای ژن انتخابی خنثی R5 (از 31 به 86 درصد کلون های ویروس) مشاهده شد (Smirnov، 1996 )
کاهش نرخ رشد جمعیت با کاهش فعالیت انگلی جمعیت همراه است. بنابراین ، در سالهای افسردگی ، تعداد کل نژادها و نسبت نژادهای بسیار پرخطر کمتر از نژادهای epiphytotic است (بوریسنوک ، 1969). اگر در اوج شرایط آب و هوایی اپی فیتوتیک برای اواخر بیماری آفت و سیب زمینی کاهش یابد ، غلظت کلون های بسیار بدخیم و تهاجمی نیز کاهش می یابد (Rybakova و همکاران ، 1987).
افزایش فرکانس های ژن های م theثر بر حدت و پرخاشگری جمعیت ممکن است به دلیل انتخاب کلون های ویروس و پرخاشگرانه در جمعیت مخلوط باشد. برای نشان دادن انتخاب ، روشی برای تجزیه و تحلیل جهش های خنثی ایجاد شد که با موفقیت در جمعیت chestsat مخمر (آدامز و همکاران ، 1985) و Fusarium graminearum (ویب و همکاران ، 1995) استفاده شد.
فراوانی جهش های مقاوم به بلاستیدین S در جمعیت مزرعه P. infestans به موازات رشد در میزان تهاجمی جمعیت کاهش می یابد ، که نشان دهنده تغییر در کلون های غالب در طول رشد جمعیت است (Rybakova و همکاران ، 1987).
مرحله زمستان گذرانی در غده ها
در طی زمستان گذرانی در غده های سیب زمینی ، از حدت و پرخاشگری سویه های P. infestans کاسته می شود و کاهش میزان حدت به آهستگی نسبت به پرخاشگری اتفاق می افتد (ریباکووا و دیاکوف ، 1990). ظاهراً ، تحت شرایط مناسب برای رشد سریع جمعیت (انتخاب r) ، ژن های حدت "اضافی" و پرخاشگری زیاد مفید هستند ، بنابراین توسعه اپی فیتوتیک ها با انتخاب خشن ترین و تهاجمی ترین کلون ها همراه است. در شرایط اشباع محیط ، هنگامی که میزان تولید مثل نیست ، اما تداوم وجود در شرایط نامساعد (انتخاب K) نقش مهمی دارد ، ژنهای "اضافی" حدت و پرخاشگری باعث کاهش تناسب اندام می شوند ، و کلونهای دارای این ژن ها اولین کسانی هستند که از بین می روند ، به طوری که میانگین پرخاشگری و حدت جمعیت در حال سقوط است.
مرحله پوشش گیاهی در خاک
این مرحله مرموزترین مرحله در چرخه زندگی است (Andrivon، 1995). وجود آن کاملاً حدس و گمان فرض می شود - به دلیل کمبود اطلاعات در مورد آنچه که برای یک عامل طولانی مدت (بعضی اوقات بیش از یک ماه) اتفاق می افتد - از ظهور نهال سیب زمینی تا ظهور اولین لکه های بیماری بر روی آنها. بر اساس مشاهدات و آزمایشات ، رفتار قارچ در این دوره از زندگی بازسازی شد (هیرست و استدمن ، 1960 ؛ بوگوسلاوسکایا ، فیلیپوف ، 1976).
اسپوراسیون قارچ می تواند روی غده های آلوده در خاک ایجاد شود. اسپورهای حاصل با هیف هایی جوانه می زنند که می توانند برای مدت طولانی در خاک گیاهان داشته باشند. اسپورهای اولیه (تشکیل شده روی غده ها) و ثانویه (روی میسلیوم در خاک) توسط جریان مویرگی به سطح خاک افزایش می یابند ، اما توانایی آلودگی سیب زمینی را فقط پس از پایین آمدن برگهای پایینی آن و تماس با سطح خاک پیدا می کنند. چنین برگهایی (یعنی اولین لکه های بیماری روی آنها یافت می شود) بلافاصله تشکیل نمی شوند ، اما پس از رشد طولانی مدت و رشد بالای سیب زمینی.
بنابراین ، در چرخه زندگی P. infestans ، مرحله پوشش گیاهی ساپروتروف نیز می تواند وجود داشته باشد. اگر در فاز انگلی چرخه زندگی مهمترین م ofلفه تناسب اندام پرخاشگری باشد ، در مرحله انتخاب ساپروتروفیک همانطور که به طور آزمایشی برای برخی از قارچهای فیتوپاتوژنیک نشان داده شده است ، کاهش خصوصیات انگلی است (نگاه کنید به کارسون ، 1993). بنابراین ، در این مرحله از چرخه ، خصوصیات تهاجمی باید به شدت از بین بروند. اما تاکنون هیچ آزمایش مستقیمی برای تأیید فرضیات فوق انجام نشده است.
تغییرات فصلی نه تنها بر ویژگی های بیماری زایی P. infestans ، بلکه همچنین مقاومت در برابر قارچ کش ها که در فاز چند حلقه ای رشد می کند (در حین اپی فیتوتیزها) تأثیر می گذارد و در طول ذخیره سازی در زمستان کاهش می یابد (Derevyagina et al.، 1991؛ Kadish and Cohen، 1992). افت شدید مقاومت در برابر متالاکسیل بین کاشت غده های آسیب دیده و ظهور اولین لکه های بیماری در مزرعه مشاهده شد.
تخصص خاص و تکامل آن
P. infestans باعث شیوع اپیدمی در دو محصول مهم تجاری ، سیب زمینی و گوجه فرنگی شده است. بلافاصله پس از ورود قارچ به مناطق جدید ، Epiphytoties روی سیب زمینی آغاز شد. شکست گوجه فرنگی نیز اندکی پس از ظهور عفونت بر روی سیب زمینی مشاهده شد ، اما epiphytoties روی گوجه فرنگی تنها صد سال بعد - در اواسط قرن XNUMX مشاهده شد. در اینجا آنچه هالگلی و نیدرهوزر درباره شکست گوجه فرنگی در ایالات متحده آمریکا می نویسند
(1962): "برای حدود 100 سال پس از Epiphytoty شدید در سال 1845 ، برای به دست آوردن انواع مقاوم گوجه فرنگی ، تلاش های کمی انجام شد و یا تقریباً هیچ تلاشی صورت نگرفت. اگرچه بیماری اواخر بیماری در اوایل سال 1848 بر روی گوجه فرنگی ثبت شد ، اما تا زمان شیوع شدید بیماری در سال 1946 مورد توجه جدی تولیدکنندگان این گیاه قرار نگرفت. در قلمرو روسیه ، اواخر بیماری گوجه فرنگی در قرن نوزدهم ثبت شد. "برای مدت طولانی ، محققان به این بیماری توجه نمی کردند ، زیرا آسیب اقتصادی قابل توجهی نداشت. اما در دهه های 60 و 70. epiphytoties از بیماری سو late تأخیر در گوجه فرنگی نیز در اتحاد جماهیر شوروی ، عمدتا در منطقه ولگای سفلی ، در اوکراین ، قفقاز شمالی ، در مولداوی مشاهده می شود ... "(بالاشووا ، 1979).
از آن زمان ، بیماری سوخاری گوجه فرنگی با آفت دیررس سالانه تبدیل شده است ، در کل قلمرو کشت های صنعتی و خانگی گسترش یافته و خسارات اقتصادی زیادی به این محصول وارد می کند. چی شد؟ چرا اولین ظهور انگل بر روی سیب زمینی و ضایعه اپی فیتوز این محصول تقریباً همزمان اتفاق افتاد و چرا یک قرن طول کشید تا اپیفیتوز در گوجه فرنگی ظاهر شود؟ این اختلافات منبع آلودگی مکزیکی و نه آمریکایی جنوبی را پشتیبانی می کند. اگر گونه Phytophthora infestans به عنوان انگلی از گونه های غده دار مکزیکی از تیره Solanum توسعه یافته باشد ، پس قابل درک است که چرا سیب زمینی های کاشته شده متعلق به همان قسمت از جنس گونه مکزیکی به شدت تحت تأثیر قرار گرفتند ، اما به دلیل عدم همزمانی با انگل ، که مکانیسم های مقاومت خاص و غیر اختصاصی ایجاد نمی کند.
گوجه فرنگی به بخش دیگری از جنس تعلق دارد ، نوع تبادل آن تفاوت قابل توجهی با گونه های غده دارد ، بنابراین ، با وجود این واقعیت که گوجه فرنگی خارج از تخصص مواد غذایی P. infestans نیست ، شدت آسیب آن برای خسارات جدی اقتصادی کافی نبود.
ظهور epiphytoties در گوجه فرنگی به دلیل تغییرات جدی ژنتیکی در انگل است که با انگلی شدن سازگاری (بیماری زایی) آن را افزایش می دهد. ما معتقدیم که فرم جدید مخصوص انگلی سازی گوجه فرنگی نژاد T1 است که توسط M. Gallegly توصیف شده و بر انواع گوجه فرنگی گیلاس (Red Cherry، Ottawa) ، مقاوم در برابر نژاد T0 گسترده روی سیب زمینی تأثیر می گذارد (Gallegly، 1952). ظاهراً جهشی (یا مجموعه ای از جهش ها) که نژاد T0 را به نژاد T1 تبدیل کرده و منجر به ظهور کلون هایی شد که برای شکست گوجه فرنگی بسیار سازگار بودند. همانطور که اغلب اتفاق می افتد ، افزایش بیماریزایی برای یک میزبان با کاهش آن به میزبان دیگر همراه بود ، یعنی یک تخصص داخلی خاص ، هنوز کامل نشده - برای سیب زمینی (مسابقه T0) و گوجه فرنگی (نژاد T1) همراه بود.
شواهد این فرض چیست؟
- بروز روی سیب زمینی و گوجه فرنگی. در برگ های گوجه فرنگی ، نژاد T1 غالب است ، در حالی که در برگ های سیب زمینی نادر است. به گفته S.F.Bagirova و T.A. Oreshonkova (منتشر نشده) در منطقه مسکو در سال 1991-1992 ، وقوع مسابقه T1 در کاشت سیب زمینی 0٪ و در کاشت گوجه فرنگی - 100٪ بود. در سال 1993-1995 - به ترتیب 33٪ و 90٪ در سال 2001 - 0٪ و 67٪. داده های مشابهی در اسرائیل به دست آمد (کوهن ، 2002). آزمایش های انجام شده با عفونت غده های سیب زمینی با جدا شده های نژاد T1 و مخلوطی از جدایه های T0 و T1 نشان داد که جدایه های نژاد T1 در غده ها ضعیف نگهداری می شوند و با جدا شده های نژاد T0 جایگزین می شوند (دیاکوف و همکاران ، 1975 ؛ ریباکووا ، 1988)
2) دینامیک مسابقه T1 در کاشت گوجه فرنگی. عفونت اولیه برگ های گوجه فرنگی توسط جدا شده های نژاد T0 انجام می شود ، که در تجزیه و تحلیل عفونت در اولین لکه های تشکیل شده روی برگ ها مسلط است. این طرح به طور کلی پذیرفته شده از مهاجرت انگلی را تأیید می کند: توده اصلی عفونت از سیب زمینی توسط نژاد T0 ایجاد می شود ، با این حال ، تعداد کمی از کلون های T1 که در سیب زمینی نگهداری می شوند ، یک بار روی گوجه فرنگی ، نژاد T0 را جابجا می کنند و تا پایان دوره epiphytotic تجمع می یابند. همچنین ممکن است یک منبع جایگزین برای آلودگی برگ گوجه فرنگی با نژاد T1 وجود داشته باشد ، که به اندازه غده ها و برگ های سیب زمینی قدرتمند نیست ، بلکه ثابت است. بنابراین ، این منبع تأثیر ضعیفی بر ساختار ژنتیکی جمعیت آلوده به گوجه فرنگی دارد ، اما متعاقباً تجمع نژاد T1 را تعیین می کند (Rybakova، 1988؛ Dyakov et al.، 1994).
3) پرخاشگری به سیب زمینی و گوجه فرنگی. عفونت مصنوعی برگ های گوجه فرنگی و سیب زمینی با جدا شده نژادها T0 و T1 نشان داد که مورد اول نسبت به گوجه فرنگی برای سیب زمینی تهاجمی تر است و دومی نسبت به سیب زمینی برای گوجه فرنگی تهاجمی تر است. این اختلافات در جابجایی جدایه های نژاد غیر "خود" از جمعیت مختلط در طی عبور برگ در گلخانه (دیاکوف و همکاران ، 1975) و در مزارع (لبرتون و دیگران ، 1999) آشکار می شود. تفاوت در حداقل بار عفونی ، دوره تأخیر ، اندازه لکه های عفونی و تولید اسپور (Rybakova، 1988؛ Dyakov et al.، 1994؛ Legard et al.، 1995؛ Forbes et al.، 1997؛ Oyarzun et al.، 1998؛ Leberton et al. همکاران ، 1999 ؛ وگا-سانچز و همکاران ، 2000 ؛ Knapova ، Gisi ، 2002 ؛ Sussuna و همکاران ، 2004).
تهاجمی بودن جدایه های نژاد T1 نسبت به انواع گوجه فرنگی فاقد ژن های مقاومت بسیار زیاد است به طوری که این جدا شده ها بر روی برگ ها مانند یک ماده مغذی بدون نکروز شدن بافت آلوده اسپور می شوند (Dyakov et al.، 1975؛ Vega-Sanchez et al.، 2000)
4) حدت برای سیب زمینی و گوجه فرنگی. نژاد T1 بر روی انواع گوجه فرنگی گیلاس با ژن مقاومت Ph1 تأثیر می گذارد ، در حالی که نژاد T0 قادر به آلوده سازی این گونه ها نیست ، به عنوان مثال از حدت باریک تری برخوردار است. در رابطه با تمایز دهنده ها
ژن های R سیب زمینی رابطه عکس دارند ، سویه های جدا شده از برگ های گوجه فرنگی نسبت به سویه های "سیب زمینی" کم خطرتر هستند (جدول 11).
5) نشانگرهای خنثی. تجزیه و تحلیل نشانگرهای خنثی در جمعیت P. infestans که بر روی سیب زمینی و گوجه فرنگی انگلی انگلی می کنند نیز به انتخاب درون گونه ای چند جهته گواهی می دهد. در جمعیت برزیلی P. infestans ، جدا شده برگ گوجه فرنگی متعلق به خط کلونال US-1 و آنهایی که از برگ سیب زمینی بودند متعلق به خط BR-1 بودند (Suassuna et al.، 2004). در فلوریدا (ایالات متحده آمریکا) ، از سال 1994 ، کلون US-90 بر سیب زمینی (با وقوع بیش از 8٪) و کلون US-11 و US-17 بر روی گوجه فرنگی شروع به سلطه کرد ، و جدا شده های دوم برای گوجه فرنگی نسبت به سیب زمینی تهاجمی تر هستند (Weingartner ، تومبولاتو ، 2004). تفاوت قابل توجهی در فراوانی ژنوتیپ (اثر انگشت DNA) در جدا شده سیب زمینی و گوجه فرنگی برای 1200 سویه P. infestans که از سال 1989 تا 1995 در ایالات متحده جمع آوری شده است ، ایجاد شد (Deahl و همکاران ، 1995).
با استفاده از روش AFLP امکان جدا سازی 74 سویه جمع آوری شده از برگهای سیب زمینی و گوجه فرنگی در سالهای 1996-1997 وجود دارد. در فرانسه و سوئیس ، در 7 گروه. سویه های سیب زمینی و گوجه فرنگی به وضوح از هم جدا نشدند ، اما نژادهای "سیب زمینی" از نظر ژنتیکی از "گوجه فرنگی" متنوع تر بودند. نمونه اول در هر هفت خوشه یافت شد ، و دومی ، فقط در چهار خوشه ، که نشان دهنده ژنوم تخصصی تر از دومی است (Knapova and Gisi، 2002).
6) مکانیزم های انزوا. اگر جمعیت انگل بر روی دو گونه گیاهی میزبان به سمت کم شدن تخصص به سمت میزبان "خود" تکامل یابد ، مکانیسم های مختلف قبل و بعد از میموز ایجاد می شوند که از تبادلات ژنتیکی بین جمعیتی جلوگیری می کنند (دیاکوف و لکومسوا ، 1984).
چندین مطالعه تأثیر منبع سویه های والدین بر روی کارایی ترکیبی را بررسی کرده اند. هنگام عبور از سویه های جدا شده از گونه های مختلف جنس Solanum در اکوادور (Oliva و همکاران ، 2002) ، مشخص شد که سویه های با نوع جفت گیری A2 از Solanaceae وحشی (خط کلونال EC-2) با سویه های گوجه فرنگی (خط EC -3) ، و به طور موثر با فشار سیب زمینی (EC-1) عبور می کند.
همه هیبریدها غیر بیماری زا بودند. نویسندگان معتقدند که درصد کم هیبریداسیون و کاهش بیماری زایی در هیبریدها به دلیل مکانیسم های postmeiotic انزوای تولیدمثلی جمعیت ها است.
در آزمایش های Bagirova و همکاران (1998) ، تعداد زیادی سویه سیب زمینی و گوجه فرنگی با خواص نژادهای T0 و T1 تلاقی داده شد. تلاقی سویه های T1xT1 جدا شده از گوجه فرنگی (36 اوسپور در میدان دید میکروسکوپ ، 44 درصد جوانه زنی اووسپور) بسیار بارورترین ، تلاقی نژادها T0xT1 جدا شده از میزبانهای مختلف (تعداد کم اووسپورهای در حال رشد و جوانه زنی ، نسبت زیادی از اواسپورهای سقط جنین و توسعه نیافته) بود. ... کارایی تلاقی بین جدایه های نژاد T0 جدا شده از سیب زمینی متوسط بود. از آنجا که بدن اصلی نژادهای T0 بر روی سیب زمینی تأثیر می گذارد ، منبع قابل اعتمادی از زمستان گذرانی - غده های سیب زمینی دارد ، در نتیجه اهمیت oospores به عنوان واحدهای عفونی زمستان گذاردن برای جمعیت حاصل از سیب زمینی کم است. "فرم گوجه فرنگی" سازگار با آن می تواند بر روی گوجه فرنگی به شکل اوسپور زمستان بگذارد (به زیر نگاه کنید) و بنابراین بهره وری بالاتری از روند جنسی را حفظ می کند. به دلیل باروری زیاد ، T1 پتانسیل مستقلی برای عفونت اولیه در گوجه فرنگی به دست می آورد. نتایج بدست آمده توسط Knapova و همکاران (Knapova و همکاران ، 2002) را می توان به همین ترتیب تفسیر کرد. تلاقی سویه های جدا شده از سیب زمینی با سویه های گوجه فرنگی بیشترین تعداد اووسپورها را نشان می دهد - 13,8 در متر مربع. متوسط (با شیوع 5 تا 19) و درصد متوسط جوانه زنی اووسپورها (6,3/0 با گسترش 24-7,6). محل عبور سویه های جدا شده از گوجه فرنگی با بیشترین درصد جوانه زنی آنها (4) کمترین درصد اووسپورها (12 با گسترش 10,8-8,6) بود. محل تلاقی بین سویه های جدا شده از سیب زمینی تعداد متوسطی از اوسپورها (0/30 با پراکندگی زیاد داده - 2,7-90) و کمترین درصد جوانه زنی اوسپورها را نشان داد (90). بنابراین ، سویه های حاصل از سیب زمینی نسبت به گوجه فرنگی بارورتر نیستند ، اما تلاقی های بین جمعیت نتیجه بدتری نسبت به نمونه های درون جمعیتی نداشت. این احتمال وجود دارد که تفاوت ها با داده های فوق توسط Bagirova و همکاران وجود داشته باشد. با این واقعیت توضیح داده می شود که محققان روسی با سویه های جدا شده در اوایل دهه XNUMX قرن بیستم و محققان سوئیسی - با سویه های جدا شده در اواخر دهه XNUMX کار می کنند.
مبنای باروری کم ممکن است هتروپلوئیدی سویه ها باشد. اگر در جمعیت مکزیکی ، که روند جنسی و عفونت اولیه با فرزندان اووسپور منظم است ، اکثر سویه های مورد مطالعه P. Infestans دوپلوئید هستند ، در کشورهای جهان قدیم چندشکلی پلوئیدی درون ریز مشاهده می شود (سویه های دی ، سه و تتراپلوئید ، و همچنین سویه های هتروکاریوتی با هسته هتروپلوئید) ، و سویه های دارای انواع مختلف جفت گیری ، به عنوان مثال متقابلاً حاصلخیز ، در ترفند هسته ای متفاوت هستند (تررین و همکاران ، 1989 ، 1990 ؛ ویتاکر و همکاران ، 1992 ؛ ریچ ، داگت ، 1995). تنوع هسته ها در آنتریدیا و اوگونیا می تواند دلیل پایین بودن باروری باشد.
در مورد تبادلات هسته ای بین هیفها در طی آناستوموز ، این امر با ناسازگاری رویشی ، که باعث تجزیه جمعیتهای غیرجنسی به بسیاری از کلونهای جدا شده از نظر ژنتیکی می شود ، جلوگیری می کند (Poedinok and Dyakov، 1987؛ Gorbunova et al.، 1989؛ Anikina et al.، 1997b).
7) همگرایی جمعیت ها. داده های فوق نشان می دهد که ترکیبی از سویه های "سیب زمینی" و "گوجه فرنگی" P. infestans امکان پذیر است. عفونت مجدد متقابل میزبان های مختلف نیز ممکن است ، البته با کاهش میزان پرخاشگری.
مطالعه نشانگرهای جمعیتی در جدا شده از مزارع مجاور سیب زمینی و گوجه فرنگی در سال 1993 نشان داد كه حدود یك چهارم جدا شده از برگ های گوجه فرنگی از یك مزارع سیب زمینی همسایه منتقل شده اند (دولگوا و همكاران ، 1997). از نظر تئوری ، می توان فرض کرد که واگرایی جمعیت در دو میزبان افزایش یافته و منجر به ظهور اشکال ویژه درون گونه ای (f.sp. سیب زمینی و f.sp. گوجه فرنگی) شود ، خصوصاً از آنجا که اووسپورها می توانند در بقایای گیاهان باقی بمانند (Drenth و همکاران ، 1995) Bagirova ، Dyakov ، 1998) و دانه های گوجه فرنگی (Rubin و همکاران ، 2001). در نتیجه ، در حال حاضر گوجه فرنگی منبع بازسازی فنر و مستقل از غده های سیب زمینی است.
با این حال ، همه چیز طور دیگری اتفاق افتاد. زمستان گذرانی با اووسپورها باعث شد که انگل از باریک ترین مرحله در چرخه زندگی خود جلوگیری کند - مرحله تک چرخشی گیاهان در خاک ، که طی آن خواص انگلی کاهش می یابد ، که به تدریج در فاز چند حلقهای در تابستان بازیابی می شوند.
جدول 11. فراوانی ژن های حدت به انواع تمایز دهنده سیب زمینی در سویه های P. infestans
کشور | سال | تعداد متوسط ژنهای حدت در سویه ها | نویسنده | |
از سیب زمینی | از گوجه فرنگی | |||
فرانسه | 1995 | 4.4 | 3.3 | لبرتون و دیگران ، 1999 |
1996 | 4.8 | 3.6 | لبرتون ، آندریون ، 1998 | |
فرانسه ، سوئیس | 1996-97 | 6.8 | 2.9 | کناپووا ، گسی ، 2002 |
ایالات متحده | 1989-94 | 5 | 4.8 | گودوین و دیگران ، 1995 |
ایالات متحده آمریکا ، زاپ. واشنگتن دی سی | 1996 | 4.6 | 5 | Dorrance و همکاران ، 1999 |
1997 | 6.3 | 3.5 | " | |
اکوادور | 1993-95 | 7.1 | 1.3 | اویارزون و دیگران ، 1998 |
اسرائيل | 1998 | 7 | 4.8 | کوهن، 2002 |
1999 | 6 | 5.7 | " | |
2000 | 6.7 | 6.1 | " | |
روسیه ، Mosk. منطقه | 1993 | 8.9 | 6.7 | اسمیرنوف ، 1996 |
روسیه ، مناطق مختلف | 1995 | 9.4 | 8 | کوزلوفسکایا و دیگران. |
1997 | 9.2 | 9.2 | " | |
2000 | 8.7 | 4.8 | " |
zoosporangia اولیه و zoospores ، که جوانه زنی oospores هستند ، دارای درجه بالایی از فعالیت انگلی هستند ، به خصوص اگر oospores از طریق فرمونهای تحت تأثیر فرمونهای یک سویه با نوع مخالف جفت گیری تشکیل شوند. بنابراین ، مواد عفونی روی نهال های گوجه فرنگی که از دانه های آلوده به اوسپور رشد کرده اند ، برای گوجه فرنگی و سیب زمینی بسیار بیماری زا است.
این تغییرات منجر به تغییر ساختار جمعیت دیگری شد که در تغییرات مهم زیر از نظر اپیدمیولوژیک بیان شد:
- نهال گوجه فرنگی آلوده به منبع مهمی برای آلودگی اولیه سیب زمینی تبدیل شده است (فیلیپوف ، ایوانوک ، پیام های شخصی).
- مشاهده Epiphytoties در مورد سیب زمینی از اوایل ژوئن ، حدود یک ماه زودتر از حد معمول آغاز شد.
- در کاشت سیب زمینی ، درصد نژاد T1 افزایش یافت که قبلاً در آنجا به مقدار ناچیزی پیدا شده بود (اولانوا و همکاران ، 2003).
- سویه های جدا شده از برگ های گوجه فرنگی دیگر از نظر میزان حدت روی سیب زمینی در تمایز دهنده های ژن های حدت تفاوت نداشتند و نه تنها در گوجه فرنگی ، بلکه در سیب زمینی نیز از نظر تهاجمی از سویه های "سیب زمینی" پیشی گرفتند (Lavrova et al.، 2003؛ Ulanova et al. ، 2003).
بنابراین ، به جای واگرایی ، یک همگرایی از جمعیت ، ظهور یک جمعیت واحد در دو گیاه میزبان با حدت بالا و پرخاشگری به هر دو گونه وجود دارد.
نتیجه
بنابراین ، با وجود بیش از 150 سال مطالعه فشرده از P. infestans ، در زیست شناسی ، از جمله زیست شناسی جمعیت این عامل ایجاد کننده از مهمترین بیماریهای گیاهان خورشیدی کشت شده ، ناشناخته مانده است. مشخص نیست که چگونه گذراندن مراحل منفرد چرخه زندگی بر ساختار جمعیت تأثیر می گذارد ، مکانیسم های ژنتیکی تغییرپذیری کانالیزه شده از پرخاشگری و حدت چیست ، نسبت سیستم های تولید مثل و کلونال تولید مثل در جمعیت های طبیعی چیست ، چگونه ناسازگاری رویشی به ارث می رسد ، نقش سیب زمینی و گوجه فرنگی در عفونت اولیه این محصولات و تأثیر آنها بر ساختار جمعیتی انگلی چیست؟ تا کنون ، موارد مهم عملی مانند مکانیسم های ژنتیکی برای تغییر پرخاشگری انگلی یا فرسایش مقاومت سیب زمینی غیر اختصاصی حل نشده است. با تعمیق و گسترش تحقیقات در مورد بیماری اواخر بیماری سیب زمینی ، انگل چالش های جدیدی را برای محققان ایجاد می کند. با این حال ، بهبود توانایی های تجربی ، ظهور رویکردهای جدید روش شناختی برای دستکاری با ژن ها و پروتئین ها به ما اجازه می دهد تا به یک راه حل موفقیت آمیز از سوالات مطرح شده امیدوار باشیم.
مقاله در ژورنال "حفاظت از سیب زمینی" (شماره 3 ، 2017) منتشر شد