ส. Elansky, L.Yu. Kokaeva, N.V. สเตตัสยัคยู. Dyakov
การแนะนำ
Oomycete Phytophthora infestans (Mont.) De Bary ซึ่งเป็นสาเหตุของโรคใบไหม้ในช่วงปลายซึ่งเป็นโรคที่มีความสำคัญทางเศรษฐกิจที่สุดของมันฝรั่งและมะเขือเทศได้รับความสนใจอย่างใกล้ชิดจากนักวิจัยจากประเทศต่างๆมานานกว่าศตวรรษครึ่ง ทันใดนั้นปรากฏตัวในยุโรปกลางศตวรรษที่ XNUMX ทำให้เกิดการแพร่ระบาดของมันฝรั่งที่ยังคงอยู่ในความทรงจำของคนหลายชั่วอายุคน
จนถึงปัจจุบันมักเรียกว่า "เห็ดแห่งความหิวของชาวไอริช" เกือบหนึ่งร้อยปีหลังจากการแพร่ระบาดครั้งแรกมีการค้นพบมันฝรั่งพันธุ์เม็กซิกันป่าที่ต้านทานโรคใบไหม้ในช่วงปลายได้มีการพัฒนาวิธีการผสมข้ามกับมันฝรั่งที่ปลูก (Muller, 1935) และได้พันธุ์ที่ต้านทานโรคใบไหม้สายพันธุ์แรก (Pushkarev, 1937) อย่างไรก็ตามไม่นานหลังจากเริ่มการเพาะปลูกในเชิงพาณิชย์การแข่งขันของเชื้อโรคใบไหม้ในช่วงปลายที่มีความรุนแรงต่อพันธุ์ที่ต้านทานได้สะสม และการนำยีนต้านทานใหม่จากมันฝรั่งเม็กซิกันไปใช้ในพันธุ์ต่างๆเริ่มสูญเสียประสิทธิผลอย่างรวดเร็ว
ความล้มเหลวในการใช้ความต้านทานแบบโมโนเจนิก (แนวตั้ง) บังคับให้พ่อพันธุ์แม่พันธุ์มองหาวิธีที่ซับซ้อนมากขึ้นในการใช้ประโยชน์จากความต้านทานโพลีเจนิกที่ไม่เฉพาะเจาะจง (แนวนอน) ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาการแข่งขันที่ก้าวร้าวสูงได้เริ่มสะสมในประชากรแต่ละกลุ่มของปรสิตทำให้เกิดการกัดเซาะของการต่อต้านที่ไม่เฉพาะเจาะจง การถือกำเนิดของสายพันธุ์ที่ต้านทานเชื้อราทำให้เกิดปัญหาในการใช้สารเคมีป้องกันมันฝรั่ง
เนื่องจากความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญระหว่าง oomycetes และเชื้อราในองค์ประกอบทางเคมีโครงสร้างพิเศษและเมตาบอลิซึมสารฆ่าเชื้อราโดยเฉพาะอย่างยิ่งในระบบที่ใช้ในการปกป้องพืชจากโรคเชื้อราหลายชนิดจึงไม่ได้ผลกับ oomycetes
ดังนั้นในการป้องกันสารเคมีจากโรคใบไหม้ในช่วงปลายจึงใช้การฉีดพ่นหลายครั้ง (มากถึง 12 ครั้งต่อฤดูกาลหรือมากกว่า) ด้วยการเตรียมการสัมผัสของการออกฤทธิ์ที่หลากหลาย ขั้นตอนการปฏิวัติคือการใช้ phenylamides ซึ่งเป็นพิษต่อ oomycetes และแพร่กระจายอย่างเป็นระบบในพืช อย่างไรก็ตามการใช้อย่างแพร่หลายทำให้เกิดการสะสมของสายพันธุ์ดื้อยาในประชากรเชื้อรา (Davidse et al., 1981) ซึ่งมีความซับซ้อนอย่างมากในการปกป้องพืช P. infestans เป็นปรสิตเพียงชนิดเดียวของเขตอบอุ่นซึ่งเป็นอันตรายจากการทำเกษตรอินทรีย์ไม่สามารถทำให้เป็นกลางได้โดยไม่ต้องใช้สารเคมีในการป้องกัน (Van Bruggen, 1995)
ข้างต้นอธิบายถึงความสนใจอย่างยิ่งที่นักวิจัยจากประเทศต่าง ๆ ให้ความสำคัญกับการศึกษาประชากร P. infestans พลวัตของความอุดมสมบูรณ์และองค์ประกอบทางพันธุกรรมตลอดจนกลไกทางพันธุกรรมของความแปรปรวน
วงจรชีวิตของ R. INFESTANS
Oomycete Phytophthora infestans พัฒนาไมซีเลียมระหว่างเซลล์ที่มี haustoria อยู่ภายในใบมันฝรั่ง การกินเนื้อเยื่อใบทำให้เกิดจุดด่างดำซึ่งเปลี่ยนเป็นสีดำและเน่าในสภาพอากาศที่เปียกชื้น ด้วยความพ่ายแพ้อย่างรุนแรงใบไม้ทั้งใบก็ตาย หลังจากให้อาหารไประยะหนึ่งผลพลอยได้จะเกิดขึ้นบนไมซีเลียม - สปอร์รังจิโอฟอร์ซึ่งงอกออกไปด้านนอกผ่านปากใบ ในสภาพอากาศที่เปียกชื้นจะออกดอกเป็นสีขาวรอบ ๆ จุดที่อยู่ด้านล่างของใบ ในตอนท้ายของ sporangiophores จะมีการสร้าง zoosporangia รูปมะนาวซึ่งแตกออกและถูกพัดพาโดยละอองฝน (รูปที่ 1) การลงไปในหยดน้ำบนพื้นผิวของใบมันฝรั่งทำให้ sporangia งอกด้วย 6-8 zoospores ซึ่งหลังจากเคลื่อนไหวไประยะหนึ่งจะถูกปัดเศษปกคลุมด้วยเปลือกและงอกด้วยหลอดงอก ถั่วงอกแทรกซึมผ่านปากใบเข้าไปในเนื้อเยื่อใบ ภายใต้เงื่อนไขบางประการ sporangia สามารถเจริญเติบโตในท่อเจริญเติบโตได้โดยตรงในเนื้อเยื่อใบ ภายใต้สภาวะที่เอื้ออำนวยระยะเวลาจากการติดเชื้อจนถึงการสร้างสปอร์ใหม่เพียง 3-4 วัน
เมื่ออยู่บนพื้นดินและกรองผ่านดิน sporangia สามารถทำให้หัวติดเชื้อได้ หัวที่ได้รับผลกระทบอย่างรุนแรงจะเน่าระหว่างการเก็บรักษา ในผู้ที่ได้รับผลกระทบเพียงเล็กน้อยการติดเชื้ออาจยังคงมีอยู่จนถึงฤดูกาลถัดไป นอกจากนี้สาเหตุที่ทำให้เกิดโรคใบไหม้ในช่วงปลายยังคงมีอยู่ในฤดูหนาวในรูปแบบของโอโอสปอร์ (สปอร์ทางเพศที่มีผนังหนาทึบ) ในดินบนเศษซากพืชและบนเมล็ดมะเขือเทศ Oospores เกิดขึ้นบนอวัยวะที่มีชีวิตของพืชเมื่อสายพันธุ์ของการผสมพันธุ์ประเภทต่างๆพบกับความชื้นที่มากเกินไป ในฤดูใบไม้ผลิการสร้างสปอร์แบบไม่มีเพศสัมพันธ์จะเกิดขึ้นบนหัวที่ติดเชื้อและบนเศษซากพืชที่มีโอโอสปอร์โซสปอร์เข้าสู่ดินและทำให้เกิดการติดเชื้อที่ใบล่างของพืช ในบางกรณีไมซีเลียมสามารถเจริญเติบโตจากหัวที่ติดเชื้อไปยังส่วนสีเขียวของพืชและมักจะปรากฏที่ส่วนบนของลำต้น
ความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญระหว่าง oomycetes และเชื้อราส่วนใหญ่อยู่ที่ความโดดเด่นของ diplophase ในวงจรชีวิตของพวกมันด้วยไมโอซิส gametic และการงอกของไซโกต (oospores) โดยไม่มีการแยกนิวเคลียร์ คุณลักษณะนี้รวมถึงความแตกต่างของขั้วแบบไดโพลาร์ที่แทนที่การกะเทยจะทำให้สามารถนำไปใช้กับ oomycetes วิธีการที่พัฒนาขึ้นสำหรับการศึกษาประชากรของยูคาริโอตที่สูงขึ้น (การวิเคราะห์ panmixia และการแบ่งกลุ่มย่อยการไหลของยีนภายในและการแทรกสอด ฯลฯ ) อย่างไรก็ตามปัจจัยสามประการไม่อนุญาตให้ถ่ายโอนแนวทางเหล่านี้อย่างสมบูรณ์ในการศึกษาประชากร P. infestans
1. นอกเหนือจาก oospores ลูกผสมแล้ว oospores ที่เจริญพันธุ์ในตัวเองและ parthenogenetic จะเกิดขึ้นในประชากร (Fife and Shaw, 1992; Anikina et al., 1997a; Savenkova, Cherepnikoba-Anirina, 2002; Smirnov, 2003) และความถี่ของการสร้างอาจเพียงพอที่จะมีอิทธิพล เกี่ยวกับผลการทดสอบ
2. กระบวนการทางเพศในเชื้อ P. infestans มีส่วนช่วยไม่มากนักต่อพลวัตของขนาดประชากรเนื่องจากเชื้อราส่วนใหญ่แพร่พันธุ์โดยสปอร์ของพืชสร้างผลได้มากกว่า 90% ของผลการวิเคราะห์ชนิดการผสมพันธุ์ด้วยวิธีการดั้งเดิมบนอาหารเลี้ยงเชื้อ ... ฤดูการเจริญเติบโตคือการสร้างสปอร์เลชันแบบไม่ใช้เพศหลายชั่วอายุคน Oospores มีบทบาทสำคัญในการรักษาสิ่งมีชีวิตในช่วงที่ไม่มีพืชสีเขียว (ในฤดูหนาว) และในการติดเชื้อหลักของต้นกล้า จากนั้นในช่วงฤดูร้อนการสืบพันธุ์ของโคลนจะเกิดขึ้นและการเพิ่มขึ้นหรือในทางกลับกันการลดลงของจำนวนโคลนนิ่งแต่ละตัวที่เกิดจากการรวมตัวกันทางเพศซึ่งส่วนใหญ่พิจารณาจากการเลือกตัวดัดแปลงเพิ่มเติม ดังนั้นอัตราส่วนของโคลนแต่ละตัวในประชากรที่จุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของ epiphytotics อาจแตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง
3. วัฏจักรที่อธิบายเป็นลักษณะของประชากรพื้นเมืองของ P. infestans ในบ้านเกิดอเมริกากลาง ในพื้นที่อื่น ๆ ของโลกเป็นเวลากว่า 100 ปีไม่ทราบกระบวนการมีเพศสัมพันธ์ไมซีเลียมของพืชในหัวมันฝรั่งที่ติดเชื้อเป็นช่วงฤดูหนาว วัฏจักรชีวิตเป็นแบบ agamic อย่างสมบูรณ์และการแพร่กระจายเป็นจุดโฟกัสในธรรมชาติ: การติดเชื้อจากหัวปลูกที่ติดเชื้อเพียงครั้งเดียวส่งผ่านไปยังใบก่อให้เกิดจุดโฟกัสหลักของโรคซึ่งอาจรวมเข้าด้วยกันในระหว่างการพัฒนาขนาดใหญ่ของโรค
ดังนั้นในบางภูมิภาคอาจมีการสลับระหว่างวัฏจักรทางเพศและการไม่มีเพศสัมพันธ์ในขณะที่ในบางภูมิภาคมีเพียงวงจรการไม่มีเพศสัมพันธ์เท่านั้น
ที่มาของ P. INFESTANS
P. infestans ปรากฏตัวในยุโรปเมื่อปลายครึ่งแรกของศตวรรษที่ 1991 เนื่องจากมันฝรั่งมีถิ่นกำเนิดในภาคตะวันออกเฉียงเหนือของอเมริกาใต้จึงสันนิษฐานได้ว่าปรสิตถูกนำมาจากยุโรปในช่วงที่ดินประสิวชิลีเฟื่องฟู อย่างไรก็ตามการศึกษาที่ดำเนินการที่สถานีมันฝรั่ง Rockefeller Center ใน Toluca Valley ประเทศเม็กซิโกบังคับให้มีการพิจารณามุมมองนี้ใหม่ (Niederhauser, 1993, XNUMX)
1. ใน Toluca Valley มันฝรั่งหัวใต้ดินสายพันธุ์ท้องถิ่น (Solanum demissum, S. bulbocastanum ฯลฯ ) มีชุดยีนที่แตกต่างกันสำหรับความต้านทานในแนวตั้งรวมกับความต้านทานที่ไม่เฉพาะเจาะจงในระดับสูงซึ่งบ่งบอกถึงการวิวัฒนาการร่วมกันที่ยาวนานกับปรสิต สายพันธุ์ในอเมริกาใต้รวมถึงมันฝรั่งสำหรับปลูกพืชไม่มียีนต้านทาน
2. ใน Toluca Valley มีการผสมพันธุ์แบบ A1 และ A2 ซึ่งเป็นผลมาจากการที่ประชากรผสมของ P. infestans แพร่หลาย ในขณะที่อยู่ในบ้านเกิดของมันฝรั่งที่เพาะปลูกในอเมริกาใต้ปรสิตแพร่กระจายแบบโคลน
3. ใน Toluca Valley มีการระบาดของโรคใบไหม้อย่างรุนแรงทุกปี ดังนั้นในบรรดานักวิจัยในอเมริกาเหนือ (Cornell University) จึงมีการสร้างความคิดเห็นเกี่ยวกับ Mesoamerica (อเมริกากลาง) ในฐานะแหล่งกำเนิดของไฟโตฟโธรามันฝรั่ง (Goodwin et al., 1994)
นักวิจัยชาวอเมริกาใต้ไม่ได้แบ่งปันความคิดเห็นนี้ พวกเขาเชื่อว่ามันฝรั่งที่เพาะปลูกและปรสิต P. infestans มีบ้านเกิดร่วมกันคือเทือกเขาแอนดีสในอเมริกาใต้ พวกเขาสนับสนุนมุมมองของพวกเขาโดยการศึกษาระดับโมเลกุลเกี่ยวกับการวิเคราะห์ความหลากหลายของดีเอ็นเอของจีโนมไมโทคอนเดรีย (mtDNA) และยีนนิวเคลียร์ RAS และβ-tubulin (Gomez-Alpizar et al., 2007) พวกเขาแสดงให้เห็นว่าสายพันธุ์ที่รวบรวมจากส่วนต่างๆของโลกสืบเชื้อสายมาจากบรรพบุรุษที่แตกต่างกันสามสายพันธุ์ซึ่ง (ทั้งสาม) พบในเทือกเขาแอนดีสอเมริกาใต้ สายพันธุ์แอนเดียนเป็นลูกหลานของสองสาย: สายพันธุ์ mtDNA ที่เก่าแก่ที่สุดนั้นพบได้ใน Solanaceae ที่เติบโตในป่าจากส่วน Anarrhicomenum ในเอกวาดอร์ในขณะที่สายที่สองนั้นพบได้ทั่วไปในมันฝรั่งมะเขือเทศและป่ากลางคืน ใน Toluca แม้แต่ haplotypes ที่หายากก็สืบเชื้อสายมาจากเชื้อสายเดียวเท่านั้นโดยความแปรปรวนทางพันธุกรรมของสายพันธุ์ Toluca (ความถี่อัลลิลิกต่ำของไซต์ที่มีตัวแปรบางแห่ง) บ่งบอกถึงผลกระทบของผู้ก่อตั้งที่แข็งแกร่งเนื่องจากการล่องลอยล่าสุด
นอกจากนี้ยังพบสายพันธุ์ใหม่ P. andina ในเทือกเขาแอนดีสซึ่งมีลักษณะทางสัณฐานวิทยาและทางพันธุกรรมคล้ายกับ P. infestans ซึ่งตามที่ผู้เขียนชี้ให้เห็นว่าเทือกเขาแอนดีสเป็นจุดที่มีการขยายพันธุ์ในสกุล Phytophthora ในที่สุดในยุโรปและสหรัฐอเมริกาประชากรของ P. Infestans มีทั้งเชื้อสายแอนเดียนในขณะที่ Toluca มีเพียงกลุ่มเดียว
เอกสารฉบับนี้ได้รับการตอบสนองจากกลุ่มนักวิจัยจากประเทศต่างๆซึ่งทำงานทดลองมากมายเพื่อแก้ไขการศึกษาก่อนหน้านี้ (Goss et al., 2014) ในงานนี้ประการแรกมีการใช้ลำดับดีเอ็นเอไมโครแซทเทลไลต์ที่ให้ข้อมูลเพิ่มเติมเพื่อศึกษาความหลากหลายของดีเอ็นเอ ประการที่สองสำหรับการวิเคราะห์การจัดกลุ่มเส้นทางการย้ายถิ่นเวลาของความแตกต่างของประชากร ฯลฯ มีการใช้แบบจำลองขั้นสูงมากขึ้น (สถิติ F, การประมาณแบบเบย์ ฯลฯ ) และประการที่สามการเปรียบเทียบไม่ได้ใช้เฉพาะกับสายพันธุ์แอนเดียน P. andina ซึ่งมีลักษณะลูกผสม (P. infestans x Phytophthora sp.) แต่ยังมีสายพันธุ์เฉพาะถิ่นเม็กซิกัน P. mirabilis, P. Ipomoeae และ Phytophthora phaseoli ซึ่งเป็นเชื้อ P. infestans ที่อยู่ใกล้เคียงกันทางพันธุกรรม (Kroon et al., 2012) จากการวิเคราะห์เหล่านี้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าส่วนที่เป็นรากของต้นไม้วิวัฒนาการของพืชสกุล Phytophthora ทุกชนิดที่นำมาศึกษายกเว้นพันธุ์ P. andina ที่เป็นลูกผสมเป็นของสายพันธุ์เม็กซิกันและกระแสการอพยพมีทิศทางเม็กซิโก - แอนดีสไม่ใช่ในทางกลับกันและจุดเริ่มต้นเกิดขึ้นพร้อมกับยุโรป การล่าอาณานิคมของโลกใหม่ (300-600 ปีก่อน) ดังนั้นการเกิดขึ้นของสายพันธุ์ P. infestans ซึ่งเชี่ยวชาญสำหรับการพ่ายแพ้ของมันฝรั่งเกิดขึ้นในศูนย์พันธุกรรมทุติยภูมิของการก่อตัวของ nightshades หัวเช่น ในอเมริกากลาง
จีโนมของ P. INFESTANS
ในปี 2009 ทีมนักวิทยาศาสตร์นานาชาติได้จัดลำดับจีโนม P infestans ที่สมบูรณ์ (Haas et al, 2009) ซึ่งมีขนาด 240 MB นี่เป็นมากกว่าพันธุ์ P. sojae (95 Mb) หลายเท่าซึ่งทำให้เกิดโรครากเน่าของถั่วเหลืองและ P. Ramorum (65 Mb) ซึ่งส่งผลต่อต้นไม้ที่มีค่าเช่นโอ๊คบีชและอื่น ๆ ข้อมูลที่ได้รับแสดงให้เห็นว่าจีโนมมีสำเนาของลำดับซ้ำจำนวนมาก - 74% จีโนมประกอบด้วยยีนรหัสโปรตีน 17797 ยีนซึ่งส่วนใหญ่เป็นยีนที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการของเซลล์รวมถึงการจำลองแบบดีเอ็นเอการถอดความและการแปลโปรตีน
การเปรียบเทียบจีโนมของสกุล Phytophthora เผยให้เห็นองค์กรที่ผิดปกติของจีโนมซึ่งประกอบด้วยกลุ่มของลำดับยีนที่อนุรักษ์ซึ่งความหนาแน่นของยีนค่อนข้างสูงและเนื้อหาของลำดับซ้ำค่อนข้างต่ำและแต่ละภูมิภาคที่มีลำดับยีนที่ไม่ได้รับการอนุรักษ์โดยมีความหนาแน่นของยีนต่ำและมีพื้นที่ที่ทำซ้ำสูง บล็อกอนุรักษ์นิยมคิดเป็น 70% (12440) ของยีนรหัสโปรตีน P. infestans ทั้งหมด ภายในบล็อกอนุรักษ์นิยมยีนมักมีระยะห่างอย่างใกล้ชิดโดยมีระยะห่างระหว่างพันธุกรรมเฉลี่ย 604 bp ในพื้นที่ระหว่างบล็อกอนุรักษ์นิยมระยะห่างระหว่างพันธุกรรมจะมากกว่า (3700 bp) เนื่องจากความหนาแน่นขององค์ประกอบที่ทำซ้ำเพิ่มขึ้น ยีนหลั่งเอฟเฟกต์ที่พัฒนาอย่างรวดเร็วตั้งอยู่ในบริเวณที่มียีนไม่ดี
การวิเคราะห์ลำดับของจีโนม P. Infestans พบว่าประมาณหนึ่งในสามของจีโนมเป็นขององค์ประกอบที่เคลื่อนย้ายได้ จีโนมของเชื้อ P. infestans มีตระกูล transposons ที่แตกต่างกันมากกว่าจีโนมอื่น ๆ P. infestans transposons ส่วนใหญ่เป็นของครอบครัว Gypsy
มีการระบุตระกูลยีนเฉพาะจำนวนมากที่เกี่ยวข้องกับการเกิดโรคในจีโนม P. infestans ส่วนสำคัญในการเข้ารหัสโปรตีนเอฟเฟกต์หรือโปรตีนที่เปลี่ยนสรีรวิทยาของพืชที่เป็นเจ้าภาพและทำให้เกิดการติดเชื้อ พวกมันแบ่งออกเป็นสองประเภทกว้าง ๆ : เอฟเฟกต์อะพอพลาสต์ซึ่งทำหน้าที่ในช่องว่างระหว่างเซลล์ (อะโพพลาสต์) และเอฟเฟกต์ไซโตพลาสซึมซึ่งเข้าสู่เซลล์ผ่านทาง haustoria Apoplastic effectors ได้แก่ เอนไซม์ไฮโดรไลติกที่หลั่งออกมาเช่นโปรตีเอสไลเปสและไกลโคซิเลสที่ทำลายเซลล์พืช สารยับยั้งเอนไซม์ป้องกันพืชโฮสต์และสารพิษที่ทำให้เกิดการสลายตัวเช่นโปรตีนที่มีลักษณะคล้าย Nep1 (NPLs) และโปรตีนที่อุดมด้วยซีสเตอีนขนาดเล็ก (SCRs) ที่มีลักษณะคล้าย Pcf
ยีน P. infestans effector มีจำนวนมากและมักมีขนาดใหญ่กว่ายีนที่ไม่ก่อให้เกิดโรค ที่รู้จักกันดีคือ cytoplasmic effectors RXLR และ Crinkler (CNR) เอฟเฟกต์ไซโตพลาสซึมทั่วไปของ oomycetes คือโปรตีน RXLR ยีนเอฟเฟกต์ RXLR ทั้งหมดที่ค้นพบมีกลุ่มอะมิโนเทอร์มินัล Arg-XLeu-Arg โดยที่ X เป็นกรดอะมิโน จากผลการศึกษาพบว่ามียีน RXLR 563 ยีนในจีโนม P. infestans ซึ่งมากกว่า P. sojae และ P. ramorum ถึง 60% ประมาณครึ่งหนึ่งของยีน RXLR ในจีโนม P. infestans เป็นพันธุ์เฉพาะ เอฟเฟกต์ RXLR มีลำดับที่หลากหลาย ในหมู่พวกเขามีการระบุครอบครัวขนาดใหญ่หนึ่งครอบครัวและครอบครัวขนาดเล็ก 150 ครอบครัว ซึ่งแตกต่างจากโปรตีโอมหลักยีน RXLR effector มักจะอยู่ในบริเวณที่มียีนไม่ดีและมีการทำซ้ำของจีโนม องค์ประกอบเคลื่อนที่ที่กำหนดพลังของพื้นที่เหล่านี้ส่งเสริมการรวมตัวกันใหม่ในยีนเหล่านี้
Cytoplasmic CRN effectors เดิมถูกระบุในการถอดเสียง P. infestans ที่เข้ารหัสเปปไทด์เนื้อร้ายของเนื้อเยื่อพืช ตั้งแต่การค้นพบพวกเขาไม่ค่อยมีใครรู้เกี่ยวกับตระกูลของเอฟเฟกต์เหล่านี้ การวิเคราะห์จีโนมของ P. Infestans เผยให้เห็นยีน CRN จำนวน 196 ตระกูลซึ่งมีขนาดใหญ่กว่า P. sojae (100 CRN) และ P. ramorum (19 CRN) อย่างมีนัยสำคัญ เช่นเดียวกับ RXLRs CRN เป็นโปรตีนแบบแยกส่วนและประกอบด้วยโดเมน N-terminal LFLAK ที่ได้รับการอนุรักษ์อย่างสูง (กรดอะมิโน 50 ชนิด) และโดเมน DWL ที่อยู่ติดกันซึ่งมียีนที่แตกต่างกัน CRN ส่วนใหญ่ (60%) มีสัญญาณเปปไทด์
มีการศึกษาความเป็นไปได้ของ CRN ต่างๆที่จะขัดขวางกระบวนการของเซลล์ของพืชโฮสต์ ในการวิเคราะห์เนื้อร้ายของพืชการกำจัดโปรตีน CRN2 ทำให้สามารถระบุบริเวณขั้ว C ที่ประกอบด้วยกรดอะมิโน 234 (ตำแหน่ง 173-407 โดเมน DXG) และทำให้เกิดการตายของเซลล์ การวิเคราะห์ยีนของ P. infestans CRN เผยให้เห็นบริเวณขั้ว C ที่แตกต่างกันสี่บริเวณซึ่งทำให้เกิดการตายของเซลล์ภายในพืชด้วย ซึ่งรวมถึงโดเมน DC ที่ระบุใหม่ (P. Infestans มียีน 18 ยีนและ 49 pseudogenes) เช่นเดียวกับโดเมน D2 (14 และ 43) และ DBF (2 และ 1) ที่คล้ายกับโปรตีนไคเนส โปรตีนของโดเมน CRN ที่แสดงในพืชจะได้รับการอนุรักษ์ (ในกรณีที่ไม่มีสัญญาณเปปไทด์) ในเซลล์พืชและกระตุ้นการตายของเซลล์โดยกลไกภายในเซลล์ อีก 255 ลำดับที่มีโดเมน CRN มักไม่ทำหน้าที่เป็นยีน
การเพิ่มจำนวนและขนาดของตระกูลยีน RXLR และ CRN effector นั้นน่าจะเกิดจากการรวมตัวกันใหม่ที่ไม่เหมือนกันของอัลลิกและการทำซ้ำของยีน แม้ว่าจีโนมจะมีองค์ประกอบเคลื่อนที่ที่ใช้งานอยู่จำนวนมาก แต่ก็ยังไม่มีหลักฐานโดยตรงเกี่ยวกับการถ่ายโอนยีนเอฟเฟกต์
วิธีการที่ใช้ในการศึกษาโครงสร้างประชากร
การศึกษาโครงสร้างทางพันธุกรรมของประชากรในปัจจุบันอยู่บนพื้นฐานของการวิเคราะห์วัฒนธรรมบริสุทธิ์ของสายพันธุ์ที่เป็นส่วนประกอบ การวิเคราะห์ประชากรโดยไม่แยกพืชบริสุทธิ์ยังดำเนินการเพื่อวัตถุประสงค์เฉพาะเช่นการศึกษาความก้าวร้าวของประชากรหรือการมีสายพันธุ์ที่ทนต่อสารฆ่าเชื้อราในนั้น (Filippov et al., 2004; Derevyagina et al., 1999) การวิจัยประเภทนี้เกี่ยวข้องกับการใช้วิธีการพิเศษซึ่งคำอธิบายอยู่นอกเหนือขอบเขตของการทบทวนนี้ สำหรับการวิเคราะห์เปรียบเทียบสายพันธุ์มีการใช้วิธีการหลายวิธีโดยพิจารณาจากการวิเคราะห์โครงสร้างของดีเอ็นเอและการศึกษาอาการฟีโนไทป์ การวิเคราะห์เปรียบเทียบประชากรต้องจัดการกับกลุ่มแยกจำนวนมากซึ่งกำหนดข้อกำหนดบางประการเกี่ยวกับวิธีการที่ใช้ ตามหลักการแล้วควรเป็นไปตามข้อกำหนดต่อไปนี้ (Cooke, Lees, 2004, Mueller, Wolfenbarger, 1999):
- มีราคาถูกใช้งานง่ายไม่ต้องเสียค่าใช้จ่ายด้านเวลามากขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีที่มีอยู่โดยทั่วไป (เช่น PCR)
- ต้องสร้างคุณลักษณะเครื่องหมายโคโดมิแนนต์อิสระจำนวนมากเพียงพอ
- มีความสามารถในการทำซ้ำได้สูง
- ใช้ปริมาณเนื้อเยื่อขั้นต่ำที่จะตรวจ
- เฉพาะเจาะจงกับสารตั้งต้น (การปนเปื้อนที่มีอยู่ในวัฒนธรรมไม่ควรส่งผลกระทบต่อผลลัพธ์)
- ไม่ต้องใช้ขั้นตอนที่เป็นอันตรายและสารเคมีที่เป็นพิษสูง
น่าเสียดายที่ไม่มีวิธีการใดที่สอดคล้องกับพารามิเตอร์ข้างต้นทั้งหมด สำหรับการศึกษาเปรียบเทียบสายพันธุ์ในสมัยของเราใช้วิธีการตามการวิเคราะห์ลักษณะทางฟีโนไทป์ ได้แก่ ความรุนแรงต่อพันธุ์มันฝรั่งและมะเขือเทศ (การแข่งขันมันฝรั่งและมะเขือเทศ) ประเภทการผสมพันธุ์สเปกตรัมของไอโซเอนไซม์เปปไทเดสและไอโซเมอเรสกลูโคส -6- ฟอสเฟตและการวิเคราะห์โครงสร้างดีเอ็นเอ: ความแตกต่างของความยาว ส่วนข้อ จำกัด (RFLP) ซึ่งมักจะเสริมด้วยโพรบไฮบริดไดเซชัน RG 57 การวิเคราะห์การทำซ้ำไมโครแซทเทลไลต์ (SSR และ InterSSR) การขยายด้วยไพรเมอร์แบบสุ่ม (RAPD) การขยายชิ้นส่วนข้อ จำกัด (AFLP) การขยายด้วยไพรเมอร์ที่คล้ายคลึงกับลำดับขององค์ประกอบเคลื่อนที่ (ตัวอย่างเช่น Inter SINE PCR) การกำหนด haplotypes ดีเอ็นเอไมโทคอนเดรีย
คำอธิบายสั้น ๆ เกี่ยวกับวิธีการศึกษาเปรียบเทียบสายพันธุ์ที่ใช้ในการทำงานกับ P. Infestans
ลักษณะเครื่องหมายฟีโนไทป์
การแข่งขัน "มันฝรั่ง"
การแข่งขัน "มันฝรั่ง" เป็นเครื่องหมายที่มีการวิจัยและใช้กันทั่วไป การแข่งขัน "มันฝรั่งธรรมดา" มียีนหนึ่งยีนสำหรับความรุนแรงของมันฝรั่ง "ซับซ้อน" อย่างน้อยสอง Black et al. (1953) โดยสรุปข้อมูลทั้งหมดที่มีอยู่พบว่าเผ่าพันธุ์ไฟโต ธ อราสามารถแพร่เชื้อพืชที่มียีนต้านทาน / ยีนที่สอดคล้องกับยีน / ยีนก่อโรค P. infestans และพบว่าเผ่าพันธุ์ 1, 2, 3 และ 4 ที่ทำให้พืชติดเชื้อ ด้วยยีน R1, R2, R3 และ R4 ตามลำดับเช่น ปฏิสัมพันธ์ระหว่างปรสิตและโฮสต์เกิดขึ้นตามยีนสำหรับหลักการของยีน นอกจากนี้ Black จากการมีส่วนร่วมของ Gallegly และ Malcolmson ได้ค้นพบยีนต้านทาน R5, R6, R7, R8, R9, R10 และ R11 รวมถึงเผ่าพันธุ์ที่เกี่ยวข้อง (Black, 1954; Black & Gallegly, 1957; Malcolmson & Black, 1966; Malcolmson, 1970)
มีข้อมูลมากมายเกี่ยวกับองค์ประกอบทางเชื้อชาติของเชื้อโรคจากภูมิภาคต่างๆ หากไม่มีการวิเคราะห์ข้อมูลเหล่านี้โดยละเอียดเราจะระบุเฉพาะแนวโน้มทั่วไป: เมื่อมีการใช้พันธุ์ที่มียีนต้านทานใหม่หรือการผสมกันในตอนแรกมีการอ่อนแอลงของโรคใบไหม้ในช่วงปลาย แต่จากนั้นการแข่งขันกับยีนที่มีความรุนแรงก็ปรากฏขึ้นและได้รับการคัดเลือกและการระบาดของโรคใบไหม้ในช่วงปลายกลับมาอีกครั้ง ความรุนแรงที่เฉพาะเจาะจงต่อยีนต้านทาน 4 ตัวแรก (R1-R4) แทบจะไม่พบในคอลเลคชันที่รวบรวมก่อนที่จะมีการนำพันธุ์ที่มียีนเหล่านี้มาเพาะ แต่จำนวนสายพันธุ์ที่มีความรุนแรงเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่อเชื้อโรคแพร่กระจายไปยังพันธุ์ที่มียีนเหล่านี้ ในทางกลับกันยีน 5-11 พบได้บ่อยในคอลเลกชัน (Shaw, 1991)
การศึกษาอัตราส่วนของเผ่าพันธุ์ที่แตกต่างกันในช่วงฤดูปลูกซึ่งดำเนินการในช่วงปลายทศวรรษ 1980 แสดงให้เห็นว่าในช่วงเริ่มต้นของการพัฒนาของโรคโคลนที่มีความก้าวร้าวต่ำและยีนที่มีความรุนแรง 1-2 ยีนมีอิทธิพลเหนือประชากร
ยิ่งไปกว่านั้นด้วยพัฒนาการของโรคใบไหม้ในช่วงปลายความเข้มข้นของร่างโคลนดั้งเดิมจะลดลงและจำนวนเผ่าพันธุ์ที่ "ซับซ้อน" ที่มีความก้าวร้าวสูงจะเพิ่มขึ้น การเกิดขึ้นในช่วงหลังเมื่อสิ้นสุดฤดูกาลถึง 100% เมื่อเก็บหัวจะมีความก้าวร้าวลดลงและการสูญเสียยีนที่ก่อให้เกิดความรุนแรงแต่ละตัว พลวัตของการแทนที่โคลนสามารถเกิดขึ้นได้ในหลาย ๆ พันธุ์ในรูปแบบที่แตกต่างกัน (Rybakova & Dyakov, 1990) อย่างไรก็ตามการศึกษาของเราในปี 2000-2010 พบว่าเผ่าพันธุ์ที่ซับซ้อนพบได้ตั้งแต่เริ่มแรกของ epiphytotics ในสายพันธุ์ที่แยกได้จากทั้งมันฝรั่งและมะเขือเทศ อาจเกิดจากการเปลี่ยนแปลงของประชากรของ P. Infestans ในรัสเซีย
ภายในปี 1988-1995 ความถี่ของการเกิด "superraces" กับยีนที่ก่อให้เกิดความรุนแรงทั้งหมดหรือเกือบทั้งหมดในภูมิภาคต่างๆถึง 70-100% สถานการณ์ดังกล่าวถูกบันทึกไว้เช่นในเบลารุสในเลนินกราดภูมิภาคมอสโกในนอร์ทออสซีเชียและในเยอรมนี (Ivanyuk et al., 2002a, 2002b; Politiko, 1994; Schober-Butin et al., 1995)
การแข่งขัน "มะเขือเทศ"
ในมะเขือเทศสายพันธุ์พบยีนต้านทานโรคใบไหม้ระยะปลายเพียง 2 ยีนคือ Ph1 (Gallegly & Marvell, 1955) และ Ph2 (Al-Kherb, 1988) เช่นเดียวกับในกรณีของการแข่งขันมันฝรั่งปฏิสัมพันธ์ระหว่างมะเขือเทศกับเชื้อ P. infestans เกิดขึ้นตามยีนต่อยีน เผ่าพันธุ์ T0 ติดเชื้อพันธุ์ที่ไม่มียีนต้านทาน (พันธุ์ที่ใช้ในอุตสาหกรรมส่วนใหญ่) เผ่าพันธุ์ T1 ติดเชื้อพันธุ์ที่มียีน Ph1 (ออตตาวา) และเผ่าพันธุ์ T2 ติดเชื้อพันธุ์ที่มียีน Ph2
ในรัสเซียพบเฉพาะ T0 ในมันฝรั่ง T0 ชนะมะเขือเทศในช่วงต้นฤดูกาล แต่ต่อมาถูกแทนที่ด้วยการแข่งขัน T1 (Dyakov et al., 1975, 1994) หลังจากปี 2000 T1 บนมันฝรั่งในหลาย ๆ ประชากรเริ่มเกิดขึ้นในช่วงเริ่มต้นของ epiphytotics ในสหรัฐอเมริกาสายพันธุ์มันฝรั่งไม่ก่อให้เกิดโรคกับมะเขือเทศเช่นเดียวกับเผ่าพันธุ์ T0, T1 และ T2 ในขณะที่ T1 และ T2 มีผลเหนือมะเขือเทศ (Vartanian & Endo, 1985; Goodwin et al., 1995)
ประเภทการผสมพันธุ์
ในการดำเนินการศึกษาต้องใช้สายพันธุ์ทดสอบ (อ้างอิง) ที่มีชนิดการผสมพันธุ์ที่รู้จัก - A1 และ A2 - การทดสอบไอโซเลทนั้นได้รับการฉีดวัคซีนให้เป็นคู่ในอาหารเลี้ยงเชื้อที่มีอาหารเลี้ยงเชื้อข้าวโอ๊ต หลังจากฟักตัวเป็นเวลา 10 วันแผ่นเปลือกโลกจะถูกตรวจสอบว่ามีหรือไม่มี oospores อยู่ในตัวกลางในเขตติดต่อของสายพันธุ์ มี 4 ตัวเลือก: สายพันธุ์เป็นของประเภทการผสมพันธุ์ A1 ถ้ามันสร้าง oospores ด้วยเครื่องทดสอบ A2 ถึง A2 ถ้ามันสร้าง oospores ด้วยเครื่องทดสอบ A1 ถึง A1A2 ถ้ามันสร้าง oospores กับผู้ทดสอบทั้งสองหรือเป็นหมัน (00) ถ้ามันไม่ได้สร้าง oospores โดยไม่มีผู้ทดสอบ (สองกลุ่มสุดท้ายหายาก)
เพื่อกำหนดประเภทของการผสมพันธุ์ได้เร็วขึ้นจึงมีความพยายามที่จะระบุบริเวณของจีโนมที่เกี่ยวข้องกับประเภทของการผสมพันธุ์โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อใช้ในการกำหนดประเภทของการผสมพันธุ์โดย PCR หนึ่งในการทดลองที่ประสบความสำเร็จครั้งแรกในการระบุไซต์ดังกล่าวดำเนินการโดยนักวิจัยชาวอเมริกัน (Judelson et al., 1995) ด้วยวิธีการ RAPD พวกเขาสามารถระบุพื้นที่ W16 ที่เกี่ยวข้องกับประเภทการผสมพันธุ์ในลูกหลานของสองไอโซเลทแบบไขว้และออกแบบไพรเมอร์ 24 bp คู่หนึ่งสำหรับการขยาย (W16-1 (5'-AACACGCACAAGGCATATAAATGTA-3 ') และ W16-2 (5' -GCGTAATGTAGCGTAACAGCTCTC-3 ') หลังจากการ จำกัด ผลิตภัณฑ์ PCR ด้วยเอนไซม์ที่ จำกัด HaeIII สามารถแยกไอโซเลทที่มีการจับคู่ประเภท A1 และ A2 ได้
ความพยายามอีกครั้งในการขอรับเครื่องหมาย PCR เพื่อระบุประเภทของการผสมพันธุ์ได้ดำเนินการโดยนักวิจัยชาวเกาหลี (Kim, Lee, 2002) พวกเขาระบุผลิตภัณฑ์เฉพาะโดยใช้วิธี AFLP ด้วยเหตุนี้ไพรเมอร์คู่ PHYB-1 (ไปข้างหน้า) (5'-GATCGGATTAGTCAGACGAG-3 ') และ PHYB-2 (5'-GCGTCTGCAAGGCGCATTTT-3') จึงได้รับการพัฒนาซึ่งช่วยให้สามารถขยายขอบเขตจีโนมแบบเลือกได้ที่เกี่ยวข้องกับการผสมพันธุ์ A2 จากนั้นพวกเขายังคงทำงานนี้ต่อไปและออกแบบไพรเมอร์ 5 'AAGCTATACTGGGACAGGGT-3' (INF-1, ไปข้างหน้า) และ 5'-GCGTTCTTTCGTATTACCAC-3 '(INF-2) ทำให้สามารถขยายขอบเขต Mat-A1 ของสายพันธุ์ที่มีการผสมพันธุ์แบบเลือกได้ A1. การใช้การวินิจฉัย PCR ของประเภทการผสมพันธุ์พบว่าได้ผลดีในการศึกษาประชากร P. infestans ในสาธารณรัฐเช็ก (Mazakova et al., 2006), ตูนิเซีย (Jmour, Hamada, 2006) และภูมิภาคอื่น ๆ ในห้องปฏิบัติการของเรา (Mytsa, Elansky, ไม่ได้เผยแพร่) ได้ทำการวิเคราะห์สายพันธุ์ 34 P. infestans ที่แยกได้จากอวัยวะของมันฝรั่งและมะเขือเทศที่เป็นโรคในภูมิภาคต่างๆของรัสเซีย (Kostroma, Ryazan, Astrakhan, Moscow oblasts) ผลการวิเคราะห์ PCR โดยใช้ไพรเมอร์เฉพาะมากกว่า 90% ใกล้เคียงกับผลการวิเคราะห์ชนิดการผสมพันธุ์ด้วยวิธีดั้งเดิมบนอาหารเลี้ยงเชื้อ
ตารางที่ 1. ความแปรปรวนของความต้านทานภายในโคลน Sib 1 (Elansky et al., 2001)
สถานที่เก็บตัวอย่าง | จำนวนแยกที่วิเคราะห์ | จำนวนสายพันธุ์ที่อ่อนไหว (S), ความต้านทานอย่างอ่อน (SR) และสายพันธุ์ต้านทาน (R), ชิ้น (%) | ||
S | SR | R | ||
ช. วลาดิวอสตอค | 10 | 1 (10) | 4 (40) | 5 (50) |
ช. ชิตา | 5 | 0 | 0 | 5 (100) |
อีร์คุตสค์ | 9 | 9 (100) | 0 | 0 |
G. Krasnoyarsk | 13 | 12 (92) | 1 (8) | 0 |
เมืองเยคาเตรินเบิร์ก | 15 | 8 (53) | 1 (7) | 6 (40) |
โอ. ซาคาลิน | 66 | 0 | 0 | 66 (100) |
ภูมิภาคออมสค์ | 18 | 0 | 0 | 18 (100) |
ความต้านทาน Metalaxyl เป็นเครื่องหมายประชากร
ในช่วงต้นทศวรรษ 1980 การระบาดอย่างรุนแรงของโรคใบไหม้ในช่วงปลายที่เกิดจากเชื้อ P. infestans ที่ต้านทานเมทัลแลกซิลได้ถูกบันทึกไว้ในภูมิภาคต่างๆ ฟาร์มมันฝรั่งในหลายประเทศประสบความสูญเสียครั้งใหญ่ (Dowley & O'Sullivan, 1981; Davidse et al., 1983; Derevyagina, 1991) ตั้งแต่นั้นมาในหลายประเทศทั่วโลกได้มีการติดตามการเกิดสายพันธุ์ที่ดื้อต่อฟีนิลลาไมด์ในประชากร P. infestans อย่างต่อเนื่อง นอกเหนือจากการประเมินในทางปฏิบัติเกี่ยวกับโอกาสในการใช้ยาที่มีฟีนิลลาไมด์แล้วการสร้างระบบมาตรการป้องกันและการทำนาย epiphytoties ความต้านทานต่อยาเหล่านี้ได้กลายเป็นหนึ่งในคุณสมบัติของเครื่องหมายที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการวิเคราะห์เปรียบเทียบประชากรของเชื้อโรคนี้ อย่างไรก็ตามการใช้ความต้านทานต่อ metalaxyl ในการศึกษาประชากรเปรียบเทียบควรดำเนินการโดยคำนึงถึงข้อเท็จจริงที่ว่า: 1 - พื้นฐานทางพันธุกรรมของความต้านทานยังไม่ได้รับการกำหนดอย่างแม่นยำ 2 - ความต้านทานต่อ metalaxyl เป็นลักษณะที่ขึ้นอยู่กับการคัดเลือกซึ่งสามารถเปลี่ยนแปลงได้ขึ้นอยู่กับการใช้ phenylamides 3 - แตกต่างกัน ระดับความไวต่อสายพันธุ์ metalaxyl ภายในเส้นโคลนหนึ่งเส้น (ตารางที่ 1)
สเปกตรัมของไอโซไซม์
เครื่องหมายไอโซไซม์มักไม่ขึ้นกับเงื่อนไขภายนอกแสดงการถ่ายทอดทางพันธุกรรมของเมนเดเลียนและเป็นโคโดมิแนนต์ทำให้สามารถแยกความแตกต่างระหว่างโฮโม - และเฮเทอโรไซโกต การใช้โปรตีนเป็นตัวบ่งชี้ยีนทำให้สามารถระบุทั้งการจัดโครงสร้างใหม่ของสารพันธุกรรมรวมทั้งการกลายพันธุ์ของโครโมโซมและจีโนมและการทดแทนกรดอะมิโนเดี่ยว
การศึกษาเกี่ยวกับอิเล็กโทรโฟเรติกของโปรตีนแสดงให้เห็นว่าเอนไซม์ส่วนใหญ่มีอยู่ในสิ่งมีชีวิตในรูปของเศษส่วนต่างๆที่แตกต่างกันในการเคลื่อนที่ด้วยไฟฟ้า เศษส่วนเหล่านี้เป็นผลมาจากการเข้ารหัสเอนไซม์หลายรูปแบบโดย loci ที่แตกต่างกัน (isozymes หรือ isozymes) หรือโดยอัลลีลที่แตกต่างกันของโลคัสเดียวกัน (allozymes หรือ alloenzymes) นั่นคือไอโซไซม์เป็นรูปแบบของเอนไซม์ชนิดหนึ่งที่แตกต่างกัน รูปแบบต่างๆมีฤทธิ์ในการเร่งปฏิกิริยาเหมือนกัน แต่แตกต่างกันเล็กน้อยในการทดแทนกรดอะมิโนเดี่ยวในเปปไทด์และประจุ ความแตกต่างดังกล่าวถูกเปิดเผยระหว่างอิเล็กโทรโฟเรซิส
เมื่อศึกษาสายพันธุ์ P. infestans จะใช้สเปกตรัมของไอโซเอนไซม์ของโปรตีนสองชนิดคือเปปทิเดสและกลูโคส -6- ฟอสเฟตไอโซเมอเรส (เอนไซม์นี้เป็นโมโนมอร์ฟิคในประชากรรัสเซียดังนั้นจึงไม่มีการนำเสนอวิธีการศึกษาในงานนี้) ในการแยกพวกมันออกเป็นไอโซไซม์ในสนามไฟฟ้าการเตรียมโปรตีนที่แยกได้จากสิ่งมีชีวิตที่ศึกษาจะถูกนำไปใช้กับแผ่นเจลที่วางอยู่ในสนามไฟฟ้า อัตราการแพร่กระจายของโปรตีนแต่ละตัวในเจลขึ้นอยู่กับประจุและน้ำหนักโมเลกุลดังนั้นในสนามไฟฟ้าส่วนผสมของโปรตีนจะถูกแยกออกเป็นเศษส่วนแต่ละส่วนซึ่งสามารถมองเห็นได้โดยใช้สีย้อมพิเศษ
การศึกษา isoenzymes ของ peptidase ดำเนินการกับเซลลูโลส - อะซิเตต, แป้งหรือเจลโพลีอะคริลาไมด์ วิธีที่สะดวกที่สุดคือการใช้เจลเซลลูโลสอะซิเตทที่ผลิตโดย Helena Laboratories Inc. ไม่ต้องใช้วัสดุทดสอบจำนวนมากทำให้ได้แถบที่ตัดกันบนเจลหลังจากอิเล็กโทรโฟรีซิสสำหรับเอนไซม์ทั้งสองชนิดการใช้งานไม่ต้องใช้เวลาและต้นทุนวัสดุมาก (รูปที่ 2)
ไมซีเลียมชิ้นเล็ก ๆ จะถูกถ่ายโอนไปยังไมโครทูบ 1,5 มล. เติมน้ำกลั่น 1-2 หยดลงไป หลังจากนั้นตัวอย่างจะถูกทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน (ตัวอย่างเช่นด้วยสว่านไฟฟ้าที่มีสิ่งที่แนบมากับพลาสติกที่เหมาะสำหรับไมโครทูบ) และตกตะกอนเป็นเวลา 25 วินาทีบนเครื่องหมุนเหวี่ยงที่ 13000 รอบต่อนาที 8 μlจากแต่ละ microtube ส่วนเหนือตะกอนจะถูกถ่ายโอนไปยังแผ่นแอพพลิเคชั่น
เจลเซลลูโลสอะซิเตทจะถูกนำออกจากภาชนะบัฟเฟอร์โดยมีรอยเปื้อนระหว่างกระดาษกรองสองแผ่นและวางโดยให้ชั้นการทำงานที่ด้านบนของฐานพลาสติกของแอปพลิเคชัน วิธีการแก้ปัญหาจากแผ่นจะถูกโอนไปยังเจล 2-4 ครั้ง เจลถูกถ่ายโอนไปยังห้องอิเล็กโทรโฟเรซิส
ตารางที่ 2. องค์ประกอบของสารละลายที่ใช้สำหรับการย้อมสีเซลลูโลสอะซิเตทเจลในการวิเคราะห์ไอโซเอนไซม์เปปทิเดสหยดสี (โบรโมฟีนอลสีน้ำเงิน) วางอยู่ที่ขอบของเจล
TRIS HCl, 0,05M, Ph 8,0 2 มล
Peroxidase, 1000 U / ml 5 หยด
o-dianisidine 4 มก. / มล. 8 หยด
MgCl2, 20 มก. / มล. 2 หยด
Gly-Leu 15 มก. / มล. 10 หยด
L-amino-acid oxidase, 20 u / ml 2 หยด
Electrophoresis ดำเนินการเป็นเวลา 20 นาที ที่ 200 V. หลังจากอิเล็กโตรโฟรีซิสเจลจะถูกถ่ายโอนไปยังโต๊ะพ่นสีและทาสีด้วยสารละลายพิเศษ (ตารางที่ 2) วุ้น DIFCO 10% 1,6 มล. ละลายเบื้องต้นในเตาอบไมโครเวฟเย็นถึง 60 ° C หลังจากนั้นวุ้น 2 มล. ผสมกับสีผสมแล้วเทลงบนเจล ลายเส้นปรากฏภายใน 15-20 นาที เติมน้ำยา L-amino-acid oxidase ทันทีก่อนผสมสารละลายกับวุ้นที่หลอมละลาย
ในประชากรรัสเซียตำแหน่ง Pep 1 แสดงด้วยจีโนไทป์ 100/100 และ 92/100 Homozygote 92/92 หายากมาก (ประมาณ 0,1%) Locus Rehr 2 แสดงโดย 100 จีโนไทป์ 100/100, 112/112 และ 112/3 และทั้ง 2003 สายพันธุ์นั้นค่อนข้างธรรมดา (Elanky และ Smirnov, 2, รูปที่ XNUMX)
การวิจัยจีโนม
ความแตกต่างของความแตกต่างของข้อ จำกัด ความแตกต่างของความยาวที่มีการผสมพันธ์ตามมา (RFLP-RG 57)
ดีเอ็นเอทั้งหมดได้รับการรักษาด้วยเอนไซม์ข้อ จำกัด Eco R1 ชิ้นส่วนของดีเอ็นเอจะถูกแยกออกจากกันโดยอิเล็กโทรโฟรีซิสในอะกาโรสเจล ดีเอ็นเอของนิวเคลียร์มีขนาดใหญ่มากและมีลำดับซ้ำ ๆ จำนวนมากซึ่งทำให้ยากที่จะวิเคราะห์ชิ้นส่วนจำนวนมากที่ได้จากการกระทำของเอนไซม์ จำกัด โดยตรง ดังนั้นชิ้นส่วนดีเอ็นเอที่แยกออกจากเจลจะถูกถ่ายโอนไปยังเมมเบรนพิเศษและใช้สำหรับการผสมข้ามสายพันธุ์ด้วยหัววัด RG 57 ซึ่งรวมถึงนิวคลีโอไทด์ที่มีฉลากกัมมันตภาพรังสีหรือเรืองแสง โพรบนี้ผสมกับลำดับจีโนมซ้ำ ๆ กัน (Goodwin et al., 1992, Forbes et al., 1998) หลังจากการสร้างภาพผลลัพธ์ของการผสมพันธุ์บนวัสดุที่มีแสงหรือกัมมันตภาพรังสีแล้วจะได้รับโปรไฟล์การผสมแบบหลายตำแหน่ง (การพิมพ์ลายนิ้วมือ) ซึ่งแสดงด้วยชิ้นส่วน 25-29 ชิ้น (Forbes et al., 1998) ลูกหลานที่มีเพศสัมพันธ์ (clonal) จะมีโปรไฟล์เหมือนกัน โดยการจัดเรียงแถบบนคลื่นไฟฟ้าเราสามารถตัดสินความเหมือนและความแตกต่างของสิ่งมีชีวิตที่เปรียบเทียบได้
haplotypes ดีเอ็นเอไมโตคอนเดรีย
ในเซลล์ยูคาริโอตส่วนใหญ่ mtDNA จะถูกนำเสนอในรูปแบบของโมเลกุลดีเอ็นเอแบบเกลียวคู่ซึ่งแตกต่างจากโครโมโซมนิวเคลียร์ของเซลล์ยูคาริโอตโดยจำลองแบบกึ่งอนุรักษ์นิยมและไม่เกี่ยวข้องกับโมเลกุลของโปรตีน
จีโนมไมโตคอนเดรียของ P. infestans ได้รับการจัดลำดับและมีผลงานจำนวนหนึ่งที่อุทิศให้กับการวิเคราะห์ความยาวของส่วน จำกัด (Carter et al, 1990, Goodwin, 1991, Gavino, Fry, 2002) หลังจากที่ Griffith and Shaw (1998) ได้พัฒนาวิธีการที่ง่ายและรวดเร็วในการกำหนด haplotypes ของ mtDNA เครื่องหมายนี้ก็กลายเป็นหนึ่งในสิ่งที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในการศึกษาของ P. F2-R2 (ตารางที่ 4) และข้อ จำกัด ที่ตามมาด้วยเอนไซม์ จำกัด MspI (ส่วนที่ 4) และ EcoR3 (ส่วนที่ 1) วิธีนี้ช่วยให้คุณระบุ haplotypes 1 แบบ: Ia, IIa, Ib, IIb Type II แตกต่างจากประเภท I โดยมีเม็ดมีดขนาด 2 bp และตามตำแหน่งที่แตกต่างกันของไซต์ข้อ จำกัด ในภูมิภาค P4 และ P1881 (รูปที่ 2)
ตั้งแต่ปีพ. ศ. 1996 ในบรรดาสายพันธุ์ที่รวบรวมในดินแดนของรัสเซียมีเพียง haplotypes Ia และ IIa เท่านั้นที่ถูกบันทึกไว้ (Elansky et al., 2001, 2015) สามารถระบุได้หลังจากแยกผลิตภัณฑ์ที่มีข้อ จำกัด ด้วยไพรเมอร์ F2-R2 ในสนามไฟฟ้า (รูปที่ 4, 5) ประเภทของ mtDNA ใช้ในการวิเคราะห์เปรียบเทียบสายพันธุ์และประชากร ในการศึกษาจำนวนมากชนิดของไมโทคอนเดรียดีเอ็นเอถูกใช้เพื่อแยกสายโคลนนิ่งและพาสปอร์ตไอโซเลท P. infestans (Botez et al., 2007; Shein et al., 2009) เมื่อใช้วิธี PCR-RFLP สรุปได้ว่า mtDNA มีความแตกต่างกันในสายพันธุ์ P. infestans เดียวกัน (Elansky และ Milyutina, 2007) เงื่อนไขการขยาย: 1x (500 วินาที 94 ° C), 40x (30 วินาที 90 ° C, 30 วินาที 52 ° C, 90 วินาที 72 ° C); 1x (5 นาที 72 ° C) ส่วนผสมของปฏิกิริยา: (20 l): 0,2 U Taq DNA polymerase, 1x 2,5 mM MgCl2-Taq buffer, 0,2 mM ต่อ dNTP, ไพรเมอร์ 30 pM และ DNA ที่วิเคราะห์แล้ว 5 นาโนกรัม, น้ำปราศจากไอออน - สูงสุด 20 ไมโครลิตร
ข้อ จำกัด ของผลิตภัณฑ์ PCR จะดำเนินการเป็นเวลา 4-6 ชั่วโมงที่อุณหภูมิ 37 ° C ส่วนผสมที่ จำกัด (20 ll): 10x MspI (2 ll), 10x จำกัด บัฟเฟอร์ (2 ll), น้ำปราศจากไอออน (6 ll), ผลิตภัณฑ์ PCR (10 ll)
ตารางที่ 3. ไพรเมอร์ที่ใช้สำหรับการขยายขอบเขตของโพลีมอร์ฟิก mtDNA
โลคัส | เชื้อปะทุ | ความยาวและตำแหน่งรองพื้น | ความยาวผลิตภัณฑ์ PCR | จำกัด |
---|---|---|---|---|
P2 | F2: 5'- TTCCCTTTGTCCTCTACCGAT | 21; 13619-13639 | 1070 | เอ็มเอสพีไอ |
R2: 5'- TTACGGCGGTTTAGCACATACA | 22; 14688-14667 | |||
P4 | F4: 5'- TGGTCATCCAGAGGTTTATGTT | 22; 9329-9350 | 964 | อีโคริ |
R4:5 - CCGATACCGATACCAGCACCAA | 22; 10292-10271 |
การขยายสีรองพื้นแบบสุ่ม (RAPD)
เมื่อดำเนินการ RAPD จะใช้ไพรเมอร์หนึ่งตัว (บางครั้งไพรเมอร์หลายตัวพร้อมกัน) โดยมีลำดับนิวคลีโอไทด์ตามอำเภอใจโดยปกติจะมีความยาว 10 นิวคลีโอไทด์โดยมีนิวคลีโอไทด์ GC สูง (จาก 50%) และอุณหภูมิในการหลอมต่ำ (ประมาณ 35 ° C) ไพรเมอร์ดังกล่าว "ลงจอด" บนไซต์เสริมจำนวนมากในจีโนม หลังจากการขยายแล้วจะได้แอมปลิคอนจำนวนมาก จำนวนของพวกเขาขึ้นอยู่กับไพรเมอร์ที่ใช้และสภาวะของปฏิกิริยา (ความเข้มข้นของ MgCl2 และอุณหภูมิในการหลอม)
การแสดงภาพของแอมปเปิ้ลทำได้โดยการกลั่นในโพลีอะคริลาไมด์หรืออะกาโรสเจล เมื่อทำการวิเคราะห์ RAPD จำเป็นต้องตรวจสอบความบริสุทธิ์ของวัสดุที่วิเคราะห์อย่างรอบคอบเนื่องจาก การปนเปื้อนกับวัตถุมีชีวิตอื่น ๆ อาจทำให้จำนวนสิ่งประดิษฐ์เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญซึ่งมีจำนวนมากในการวิเคราะห์วัสดุบริสุทธิ์ (Perez et al, 1998) การใช้วิธีนี้ในการศึกษาจีโนม P. infestans สะท้อนให้เห็นในงานหลายชิ้น (Judelson, Roberts, 1999, Ghimire et al., 2002, Carlisle et al., 2001) การเลือกเงื่อนไขการทำปฏิกิริยาและไพรเมอร์ (มีการศึกษาไพรเมอร์ 51 นิวคลีโอไทด์ 10 ชนิด) ได้รับในบทความโดย Abu-El Samen et al., (2003)
การวิเคราะห์ซ้ำไมโครแซทเทลไลท์ (SSR)
การทำซ้ำไมโครแซทเทลไลท์ (การทำซ้ำตามลำดับแบบง่าย SSR) เป็นการทำซ้ำลำดับสั้น ๆ ของ 1-3 (บางครั้งมากถึง 6) นิวคลีโอไทด์ที่มีอยู่ในจีโนมนิวเคลียร์ของยูคาริโอตทั้งหมด จำนวนการทำซ้ำอย่างต่อเนื่องอาจแตกต่างกันไปตั้งแต่ 10 ถึง 100 ไมโครแซทเทลไลท์ loci เกิดขึ้นด้วยความถี่ที่ค่อนข้างสูงและมีการกระจายอย่างสม่ำเสมอทั่วจีโนม (Lagercrantz et al., 1993) ความหลากหลายของลำดับไมโครแซทเทลไลต์มีความสัมพันธ์กับความแตกต่างในจำนวนการทำซ้ำของแม่ลายพื้นฐาน เครื่องหมายไมโครแซทเทลไลท์เป็นตัวแปลงสัญญาณซึ่งทำให้สามารถใช้ในการวิเคราะห์โครงสร้างประชากรกำหนดเครือญาติเส้นทางการย้ายถิ่นของจีโนไทป์เป็นต้น ข้อดีอื่น ๆ ของเครื่องหมายเหล่านี้ควรสังเกตว่ามีความหลากหลายสูงความสามารถในการทำซ้ำที่ดีความเป็นกลางและความสามารถในการวิเคราะห์และประเมินผลโดยอัตโนมัติการวิเคราะห์ความหลากหลายของการทำซ้ำไมโครแซทเทลไลต์ดำเนินการโดยการขยาย PCR โดยใช้ไพรเมอร์เสริมกับลำดับที่ไม่ซ้ำกันที่อยู่ด้านข้างไมโครแซทเทิลไลท์ ในขั้นต้นการวิเคราะห์จะดำเนินการโดยการแยกผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาบนเจลโพลีอะคริลาไมด์ ต่อมาพนักงานของ Applied Biosystems ได้เสนอให้ใช้ไพรเมอร์ที่ติดฉลากเรืองแสงร่วมกับการตรวจจับผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาโดยใช้เครื่องตรวจจับเลเซอร์อัตโนมัติ (Diehl et al., 1990) จากนั้นจึงใช้เครื่องตรวจจับดีเอ็นเออัตโนมัติแบบมาตรฐาน (Ziegle et al., 1992) การติดฉลากไพรเมอร์ด้วยสีย้อมเรืองแสงหลายชนิดทำให้สามารถวิเคราะห์มาร์กเกอร์หลายตัวพร้อมกันบนเลนเดียวและด้วยเหตุนี้จึงช่วยเพิ่มผลผลิตของวิธีการนี้อย่างมีนัยสำคัญและเพิ่มความแม่นยำในการวิเคราะห์
สิ่งพิมพ์แรกที่อุทิศให้กับการใช้การวิเคราะห์ SSR สำหรับการศึกษา P. infestans ปรากฏในช่วงต้นทศวรรษ 2000 (Knapova, Gisi, 2002). เครื่องหมายทั้งหมดที่เสนอโดยผู้เขียนไม่ได้แสดงให้เห็นถึงระดับความหลากหลายที่เพียงพออย่างไรก็ตามมีสองตัว (4B และ G11) รวมอยู่ในชุดเครื่องหมาย SSR 12 ตัวที่เสนอโดย Lees et al (2006) และนำมาใช้ในภายหลังโดยเครือข่ายการวิจัยของ Eucablight (www.eucablight .org) เป็นมาตรฐานสำหรับ P. infestans ไม่กี่ปีต่อมามีการเผยแพร่การศึกษาเกี่ยวกับการสร้างระบบสำหรับการวิเคราะห์มัลติเพล็กซ์ของดีเอ็นเอของ P. infestans โดยอาศัยเครื่องหมาย SSR แปดตัว (Li et al., 2010) ในที่สุดหลังจากประเมินเครื่องหมายที่เสนอก่อนหน้านี้ทั้งหมดและเลือกข้อมูลที่ให้ข้อมูลมากที่สุดตลอดจนการปรับไพรเมอร์ฉลากเรืองแสงและเงื่อนไขการขยายให้เหมาะสมผู้เขียนกลุ่มเดียวกันได้นำเสนอระบบสำหรับการวิเคราะห์มัลติเพล็กซ์ขั้นตอนเดียวซึ่งรวมถึงเครื่องหมาย 12 ตัว (ตารางที่ 4 Li et al. , 2013a). ไพรเมอร์ที่ใช้ในระบบนี้ได้รับการคัดเลือกและติดฉลากด้วยเครื่องหมายเรืองแสงหนึ่งในสี่ตัว (FAM, VIC, NED, PET) เพื่อให้ช่วงของไพรเมอร์ขนาดอัลลีลที่มีฉลากเดียวกันไม่ทับซ้อนกัน
ผู้เขียนทำการวิเคราะห์แอมพลิฟายเออร์ PTC200 (MJ Research, USA) โดยใช้ QIAGEN Multiplex PCR kits หรือ QIAGEN Typeit Microsatellite PCR kits ปริมาตรของส่วนผสมของปฏิกิริยาเท่ากับ 12.5 μL เงื่อนไขการขยายมีดังนี้: สำหรับ PCR มัลติเพล็กซ์ QIAGEN: 95 ° C (15 นาที), 30x (95 ° C (20 วินาที), 58 ° C (90 วินาที), 72 ° C (60 วินาที), 72 ° C (20 นาที) สำหรับ QIAGEN Type-it Microsatellite PCR: 95 ° C (5 นาที), 28x (95 ° C (30 วินาที), 58 ° C (90 วินาที), 72 ° C (20 วินาที), 60 ° C (30 นาที)
การแยกและการแสดงภาพผลิตภัณฑ์ PCR ทำได้โดยใช้เครื่องวิเคราะห์ดีเอ็นเอเส้นเลือดฝอยอัตโนมัติ ABI3730 (Applied Biosystems)
ตารางที่ 4. ลักษณะของเครื่องหมาย SSR มาตรฐาน 12 ตัวที่ใช้สำหรับการสร้างจีโนไทป์ของ P. Infestans (Li et al., 2013a)
ชื่อ | จำนวนอัลลีล | ช่วงขนาด อัลลีล (bp) | ไพรเมอร์ |
Pig11 | 13 | 130-180 | F: NED-TGCTATTTATCAAGCGTGGG R: GTTTCAATCTGCAGCCGTAAGA |
Pi02 | 4 | 255-275 | F: NED-ACTTGCAGAACTACCGCCC R: GTTTGACCACTTTCCTCGGTTC |
พินเอฟSSR11 | 4 | 325-360 | F: NED-TTAAGCCACGACATGAGCTG R: GTTTAGACAATTGTTTTTGGGTCGC |
D13 | 16 | 100-185 | FAM-TGCCCCCTGCTCACTC R: GCTCGAATTCATTTTACAGACTTG |
พินเอฟSSR8 | 4 | 250-275 | F: FAM-AATCTGATCGCAACTGAGGG R: GTTACAAGATACACACGTCGCTCC |
พินเอฟSSR4 | 7 | 280-305 | ฉ: FAM-TCTTGTTCGAGTATGCGACG R: GTTTCACTTCGGGAGAAAGGCTTC |
Pi04 | 4 | 160-175 | F: VIC-AGCGGCTTTACCGATGG R: GTTTCAGCGGCTGTTTCGAC |
Pi70 | 3 | 185-205 | F: VIC-ATGAAAATACGTCAATGCTCG R: CGTTGGATTTCTATTTCTTCG |
พินเอฟSSR6 | 3 | 230-250 | F: GTTTTGGTGGGGCTGAAGTTTT R: VIC-TCGCCACAAGATTTATTCCG |
Pi63 | 3 | 265-280 | F: VIC-ATGACGAAGATGAAAGTGAGG R: CGTATTTTCCTGTTTATCTAACACC |
พินเอฟSSR2 | 3 | 165-180 | F: PET-CGACTTCTACATCAACCGGC R: GTTGCTTGGACTGCGTCTTTAGC |
Pi4B | 5 | 200-295 | F: PET-AAATAAAGCCTTTGGTTCA R: GCAAGCGAGGTTTGTAGATT |
ตัวอย่างการแสดงภาพผลการวิเคราะห์แสดงในรูปที่ 6. วิเคราะห์ผลโดยใช้ซอฟต์แวร์ GeneMapper 3.7 โดยการเปรียบเทียบข้อมูลที่ได้กับข้อมูลของไอโซเลทที่รู้จัก เพื่ออำนวยความสะดวกในการตีความผลการวิเคราะห์จำเป็นต้องรวมแยกอ้างอิง 1-2 รายการพร้อมจีโนไทป์ที่ทราบในแต่ละการศึกษา
วิธีการวิจัยที่นำเสนอได้รับการทดสอบกับตัวอย่างภาคสนามจำนวนมากหลังจากนั้นผู้เขียนได้กำหนดมาตรฐานโปรโตคอลระหว่างห้องปฏิบัติการของสององค์กรคือ The James Hutton Institute (UK) และ Wageningen University & Research (เนเธอร์แลนด์) ซึ่งรวมถึงความเป็นไปได้ในการใช้การ์ด FTA มาตรฐานเพื่อให้ง่ายขึ้น การรวบรวมและจัดส่งตัวอย่างดีเอ็นเอของ P. infestans ทำให้สามารถพูดคุยเกี่ยวกับความเป็นไปได้ในการนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์ของการพัฒนานี้ นอกจากนี้วิธีการที่รวดเร็วและแม่นยำในการแยกจีโนไทป์ P. infestans โดยใช้การวิเคราะห์แบบมัลติเพล็กซ์ SSR ทำให้สามารถทำการศึกษาประชากรของเชื้อโรคนี้ได้อย่างเป็นมาตรฐานในระดับโลกและการสร้างฐานข้อมูลของโลกเกี่ยวกับโรคใบไหม้ในระยะปลายภายใต้กรอบของโครงการ Eucablight (www.eucablight.org) รวมถึง รวมถึงผลการวิเคราะห์ไมโครแซทเทิลไลท์ทำให้สามารถติดตามการเกิดและการแพร่กระจายของจีโนไทป์ใหม่ทั่วโลก
ความหลากหลายของความแตกต่างของความแตกต่างที่มีข้อ จำกัด แบบขยาย (AFLP) AFLP (ความแตกต่างของความยาวส่วนขยาย) เป็นเทคโนโลยีสำหรับการสร้างเครื่องหมายโมเลกุลแบบสุ่มโดยใช้ไพรเมอร์เฉพาะ ใน AFLP DNA ได้รับการรักษาด้วยการรวมกันของเอนไซม์ข้อ จำกัด สองชนิด อะแด็ปเตอร์เฉพาะจะเชื่อมต่อกับปลายเหนียวของชิ้นส่วนข้อ จำกัด
จากนั้นชิ้นส่วนเหล่านี้จะถูกขยายโดยใช้ไพรเมอร์เสริมกับลำดับอะแด็ปเตอร์และไซต์ข้อ จำกัด และยังมีฐานแบบสุ่มอย่างน้อยหนึ่งฐานที่ปลาย 3 ' ชุดของชิ้นส่วนที่ได้ขึ้นอยู่กับเอ็นไซม์ จำกัด และนิวคลีโอไทด์ที่สุ่มเลือกที่ปลาย 3 'ของไพรเมอร์ (Vos et al., 1995) AFLP - genotyping ใช้เพื่อศึกษาการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตต่างๆอย่างรวดเร็ว
คำอธิบายโดยละเอียดของวิธีการมีอยู่ในผลงานของ Mueller, Wolfenbarger, 1999, Savelkoul et al., 1999 นักวิจัยชาวจีนได้ดำเนินการเปรียบเทียบความละเอียดของ AFLP และ SSR จำนวนมาก ได้ทำการศึกษาลักษณะฟีโนไทป์และจีโนไทป์ของเชื้อแบคทีเรีย 48 P. infestans ที่รวบรวมได้ใน 2008 ภูมิภาคของจีนตอนเหนือ จาก AFLP spectra พบว่ามีการระบุจีโนไทป์ดีเอ็นเอที่แตกต่างกันแปดชนิดซึ่งตรงกันข้ามกับจีโนไทป์ SSR ซึ่งไม่มีการเปิดเผยความหลากหลาย (Guo et al., XNUMX)
การขยายด้วยไพรเมอร์ที่เป็นเนื้อเดียวกันกับลำดับขององค์ประกอบเคลื่อนที่
เครื่องหมายที่ได้จากลำดับของเรโทรทรานสพอนนั้นสะดวกมากสำหรับการทำแผนที่พันธุกรรมการศึกษาความหลากหลายทางพันธุกรรมและกระบวนการวิวัฒนาการ (Schulman, 2006) หากไพรเมอร์ถูกสร้างขึ้นเพื่อเสริมลำดับที่เสถียรขององค์ประกอบเคลื่อนที่บางอย่างก็เป็นไปได้ที่จะขยายขอบเขตจีโนมที่อยู่ระหว่างพวกเขา ในการศึกษาตัวแทนเชิงสาเหตุของโรคใบไหม้ตอนปลายวิธีการขยายขอบเขตจีโนมโดยใช้ไพรเมอร์ที่เสริมกับลำดับแกนของ SINE (Short Interspersed Nuclear Elements) ถูกนำมาใช้อย่างประสบความสำเร็จ (Lavrova และ Elansky, 2003) เมื่อใช้วิธีนี้ความแตกต่างถูกเปิดเผยแม้ในลูกหลานที่ไม่มีเพศสัมพันธ์ของคนเดียว ในเรื่องนี้สรุปได้ว่าวิธี inter - SINE - PCR มีความเฉพาะเจาะจงสูงและอัตราการเคลื่อนที่ขององค์ประกอบ SINE ในจีโนม Phytophthora สูง
ในจีโนมของ P. infestans มีการระบุตระกูล retrotransposons สั้น (SINEs) 12 ตระกูล มีการตรวจสอบการแพร่กระจายของสายพันธุ์ของ retrotransposons แบบสั้นพบองค์ประกอบ (SINEs) ที่พบในจีโนมของ P. infestans เท่านั้น (Lavrova, 2004)
คุณลักษณะของการประยุกต์ใช้วิธีการศึกษาเปรียบเทียบสายพันธุ์ในการศึกษาประชากร
เมื่อวางแผนการศึกษาเราต้องเข้าใจเป้าหมายที่มุ่งหวังอย่างชัดเจนและใช้วิธีการที่เหมาะสม ดังนั้นวิธีการบางอย่างทำให้สามารถสร้างเครื่องหมายเครื่องหมายอิสระได้จำนวนมาก แต่ในขณะเดียวกันก็มีความสามารถในการทำซ้ำได้ต่ำและขึ้นอยู่กับรีเอเจนต์ที่ใช้สภาวะปฏิกิริยาและการปนเปื้อนของวัสดุทดสอบ ดังนั้นในการศึกษากลุ่มของสายพันธุ์แต่ละครั้งจึงจำเป็นต้องใช้ไอโซเลทมาตรฐาน (อ้างอิง) หลายตัว แต่แม้ในกรณีนี้ผลของการทดลองหลายอย่างก็ยากที่จะรวมเข้าด้วยกัน
วิธีการกลุ่มนี้ ได้แก่ RAPD, AFLP, InterSSR, InterSINE PCR หลังจากการขยายแล้วจะได้ชิ้นส่วนดีเอ็นเอจำนวนมากที่มีขนาดต่างกัน ขอแนะนำให้ใช้เทคนิคดังกล่าวเมื่อจำเป็นต้องสร้างความแตกต่างระหว่างสายพันธุ์ที่เกี่ยวข้องกันอย่างใกล้ชิด (ลูกหลานพ่อแม่พันธุ์สัตว์ป่าชนิดอื่น ๆ ) หรือในกรณีที่จำเป็นต้องมีการวิเคราะห์โดยละเอียดของตัวอย่างขนาดเล็ก ดังนั้นวิธีการ AFLP จึงใช้กันอย่างแพร่หลายในการทำแผนที่พันธุกรรมของ P. infestans (van der Lee et al., 1997) และในการศึกษา intrapopulation (Knapova, Gisi, 2002, Cooke et al, 2003, Flier et al, 2003) วิธีการดังกล่าวไม่สามารถใช้งานได้ในการสร้างฐานข้อมูลของสายพันธุ์เนื่องจาก แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะรวมบัญชีผลลัพธ์เมื่อทำการวิเคราะห์ในห้องปฏิบัติการต่างๆ
แม้จะดูเรียบง่ายและรวดเร็วในการดำเนินการ (การแยกดีเอ็นเอโดยไม่มีการทำให้บริสุทธิ์การขยายภาพการแสดงผลที่ดี) วิธีการกลุ่มนี้จำเป็นต้องใช้วิธีพิเศษในการบันทึกผลลัพธ์: การกลั่นในโพลีอะคริลาไมด์เจลที่มีไพรเมอร์ (กัมมันตภาพรังสีหรือเรืองแสง) และการสัมผัสกับแสงหรือวัสดุกัมมันตรังสีในภายหลัง การถ่ายภาพเจล ethidium bromide agarose แบบธรรมดาโดยทั่วไปไม่เหมาะสำหรับวิธีการเหล่านี้เนื่องจาก ชิ้นส่วนดีเอ็นเอขนาดต่างๆจำนวนมากสามารถหลอมรวมกันได้
ในทางกลับกันวิธีอื่นช่วยให้คุณสามารถสร้างคุณสมบัติจำนวนเล็กน้อยที่มีความสามารถในการทำซ้ำได้สูงมาก กลุ่มนี้รวมถึงการศึกษาเซลล์สืบพันธุ์ดีเอ็นเอไมโตคอนเดรีย (มีเพียงสอง haplotypes Ia และ IIa เท่านั้นที่มีการระบุไว้ในรัสเซีย) ประเภทการผสมพันธุ์ (ไอโซเลทส่วนใหญ่แบ่งออกเป็น 2 ประเภท: A1 และ A2 ไม่ค่อยพบ SF ที่เจริญพันธุ์ได้เอง) และ peptidase isozyme spectra (สอง loci Pep1 และ Pep2 ซึ่งประกอบด้วยไอโซไซม์สองตัว) และไอโซเมอเรสกลูโคส -6- ฟอสเฟต (ในรัสเซียไม่มีความแปรปรวนสำหรับลักษณะนี้แม้ว่าความหลากหลายที่มีนัยสำคัญจะถูกบันทึกไว้ในประเทศอื่น ๆ ของโลก) ขอแนะนำให้ใช้คุณสมบัติเหล่านี้เมื่อวิเคราะห์คอลเลกชันรวบรวมฐานข้อมูลระดับภูมิภาคและระดับโลก ในกรณีของการวิเคราะห์ไอโซไซม์และแฮพโลไทป์ของดีเอ็นเอไมโตคอนเดรียเป็นไปได้ที่จะทำได้โดยไม่ต้องใช้สายพันธุ์มาตรฐานเลยในขณะที่ในการวิเคราะห์ประเภทการผสมพันธุ์จำเป็นต้องมีการแยกการทดสอบสองตัวกับประเภทการผสมพันธุ์ที่รู้จักกัน
เงื่อนไขการทำปฏิกิริยาและรีเอเจนต์สามารถส่งผลต่อความแตกต่างของผลิตภัณฑ์บนคลื่นไฟฟ้าเท่านั้นการรวมตัวกันของสิ่งประดิษฐ์ในการศึกษาประเภทนี้ไม่น่าเป็นไปได้
ในปัจจุบันประชากรส่วนใหญ่ในส่วนยุโรปของรัสเซียถูกแสดงโดยสายพันธุ์ของการผสมพันธุ์ทั้งสองประเภท (ตารางที่ 6) ในหมู่พวกเขามีไอโซเลทที่มีชนิด Ia และ IIa ของดีเอ็นเอไมโตคอนเดรีย (mtDNA ประเภทอื่นที่พบในโลกยังไม่พบในรัสเซียหลังปี 1993) สเปกตรัมของไอโซโทปเปปทิเดสนั้นแสดงโดยสองจีโนไทป์ที่ตำแหน่ง Pep1 (100/100, 92/92 และเฮเทอโรไซโกต 92/100 และจีโนไทป์ 92/92 นั้นหายากมาก (<0,3%)) และโดยสองจีโนไทป์ที่ตำแหน่ง Pep 2 (100/100 , 112/112 และ heterozygote 100/112 โดยจีโนไทป์ 112/112 เกิดขึ้นน้อยกว่า 100/100 แต่ก็ค่อนข้างบ่อย)
ไม่มีความแปรปรวนในสเปกตรัมของไอโซเอนไซม์ของไอโซเมอเรสของกลูโคส -6- ฟอสเฟตหลังจากปี 1993 (การหายไปของสายโคลน US-1) ไอโซเลทที่ศึกษาทั้งหมดมีจีโนไทป์ 100/100 (Elansky และ Smirnov, 2002)
วิธีการกลุ่มที่สามทำให้ได้กลุ่มของอักขระเครื่องหมายอิสระที่เพียงพอและมีความสามารถในการทำซ้ำได้สูง ปัจจุบันกลุ่มนี้มีหัววัด RFLP-RG57 ซึ่งผลิตชิ้นส่วน DNA ขนาดต่างๆกัน 25-29 ชิ้น RFLP-RG57 สามารถใช้ได้ทั้งในการวิเคราะห์ตัวอย่างและการรวบรวมฐานข้อมูล อย่างไรก็ตามวิธีนี้มีราคาแพงกว่าวิธีการก่อนหน้านี้ใช้เวลานานและต้องใช้ดีเอ็นเอที่บริสุทธิ์สูงในปริมาณมากพอสมควร ดังนั้นผู้วิจัยจึงต้อง จำกัด ปริมาตรของวัสดุที่ทดสอบ
การพัฒนา RFLP-RG57 ในช่วงต้นทศวรรษที่ 90 ของศตวรรษที่ผ่านมาทำให้การศึกษาประชากรเข้มข้นขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเกี่ยวกับสาเหตุของโรคใบไหม้ในช่วงปลาย มันกลายเป็นพื้นฐานของวิธีการที่อาศัยการเลือกและการวิเคราะห์ของ "Clonal lines" (ดูด้านล่าง) นอกจาก RFLP-RG57 แล้วยังมีการใช้ชนิดของการผสมพันธุ์การพิมพ์ลายนิ้วมือของดีเอ็นเอ (วิธี RFLP-RG57) สเปกตรัมของเปปทิเดสและไอโซเอนไซม์กลูโคส -6- ฟอสเฟตไอโซเมอเรสและชนิดดีเอ็นเอไมโทคอนเดรียเพื่อระบุสายโคลนนิ่ง ต้องขอบคุณเขาที่แสดงให้เห็นว่าอัล, 1994) การแทนที่ประชากรเก่าด้วยประชากรใหม่ (Drenth et al, 1993, Sujkowski et al, 1994, Goodwin et al, 1995a) เผยให้เห็นเส้นโคลนที่แพร่หลายในหลายประเทศทั่วโลก การศึกษาสายพันธุ์ของรัสเซียโดยใช้วิธีนี้แสดงให้เห็นถึงความหลากหลายทางพันธุกรรมที่สูงของสายพันธุ์ของยุโรปและโมโนมอร์ฟิซึมของประชากรในเอเชียและตะวันออกไกลของรัสเซีย (Elansky et al, 2001) และปัจจุบันวิธีนี้ยังคงเป็นวิธีหลักในการศึกษาประชากรของ P. infestans อย่างไรก็ตามการกระจายที่กว้างขวางถูกขัดขวางโดยต้นทุนที่ค่อนข้างสูงและความเข้มข้นของแรงงานในการดำเนินการ
เทคนิคที่มีแนวโน้มอีกอย่างหนึ่งที่ไม่ค่อยใช้ในการศึกษา P. infestans คือการวิเคราะห์ microsatellite repeat (SSR) ปัจจุบันวิธีนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในการแยกเส้นโคลน สำหรับการวิเคราะห์สายพันธุ์ลักษณะเครื่องหมายฟีโนไทป์เช่นการปรากฏตัวของยีนที่ก่อให้เกิดความรุนแรงต่อพันธุ์มันฝรั่ง (Avdey, 1995, Ivanyuk et al., 2002, Ulanova et al., 2003) และมะเขือเทศถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลาย (และยังคงใช้ต่อไป) ถึงตอนนี้ยีนสำหรับความรุนแรงต่อพันธุ์มันฝรั่งได้สูญเสียคุณค่าในฐานะที่เป็นเครื่องหมายสำหรับการศึกษาประชากรเนื่องจากการปรากฏตัวของจำนวนยีนที่มีความรุนแรงสูงสุด (หรือใกล้เคียง) ในส่วนใหญ่ของไอโซเลต ในขณะเดียวกันยีนความรุนแรง T1 สำหรับพันธุ์มะเขือเทศที่มียีน Ph1 ที่สอดคล้องกันยังคงถูกใช้เป็นลักษณะเครื่องหมาย (Lavrova et al., 2003; Ulanova et al., 2003)
ในการศึกษาจำนวนมากใช้ความต้านทานต่อยาฆ่าเชื้อราเป็นเครื่องหมาย ลักษณะนี้ไม่เป็นที่พึงปรารถนาที่จะใช้ในการศึกษาประชากรเนื่องจากการกลายพันธุ์ของความต้านทานในสายโคลนมีลักษณะค่อนข้างง่ายหลังจากการใช้ metalaxyl- (หรือ mefenoxam-) ที่มีสารฆ่าเชื้อราในสนาม ตัวอย่างเช่นความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในระดับความต้านทานแสดงอยู่ภายในเส้นโคลน Sib1 (Elansky et al., 2001)
ดังนั้นประเภทการผสมพันธุ์, สเปกตรัมไอโซไซม์เปปทิเดส, ชนิดดีเอ็นเอไมโทคอนเดรีย, RFLP-RG57, SSR จึงเป็นเครื่องหมายที่ต้องการสำหรับการสร้างธนาคารข้อมูลและการติดฉลากสายพันธุ์ในคอลเล็กชัน ในการเปรียบเทียบตัวอย่างที่ จำกัด หากจำเป็นต้องใช้คุณลักษณะเครื่องหมายจำนวนสูงสุดคุณสามารถใช้ AFLP, RAPD, InterSSR, Inter-SINE PCR (ตารางที่ 5) อย่างไรก็ตามควรจำไว้ว่าวิธีการเหล่านี้ทำซ้ำได้ไม่ดีและในการทดลองแต่ละครั้ง (วงจรอิเล็กโทรโฟเรซิสของการขยาย) จำเป็นต้องใช้ตัวแยกอ้างอิงหลายตัว
ตารางที่ 5. การเปรียบเทียบวิธีการวิจัยสายพันธุ์ต่างๆ ป. infestans
เกณฑ์ | TC | ตำรวจไอโซเฟอร์ | เอ็มทีดีเอ็นเอ | RFLP-RG57 | ร.ป.ภ | สสส | SSR | แอฟ | การหมุนรอบ |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
จำนวนข้อมูล | Н | Н | Н | С | В | В | С | В | В |
ความสามารถในการทำซ้ำ | В | В | В | В | Н | Н | С | С | С |
ความเป็นไปได้ของสิ่งประดิษฐ์ | Н | Н | Н | Н | В | С | Н | С | В |
ค่าใช้จ่ายของ | Н | С | Н | В | Н | Н | Н | С | Н |
ความเข้มของแรงงาน | Н | Н | Н | В | NS * | NS * | Н | С | NS * |
ความเร็วในการวิเคราะห์ ** | В | Н | Н | С | Н | Н | Н | Н | Н |
หมายเหตุ: H - ต่ำ, C - กลาง, B - สูง; НС * - ความเข้มแรงงานต่ำเมื่อใช้ agarose gel หรืออัตโนมัติ
genotyper, medium - โดยการกลั่นใน polyacrylamide gel พร้อมไพรเมอร์ที่มีฉลาก
** - ไม่นับเวลาที่ใช้ในการปลูกไมซีเลียมเพื่อแยกดีเอ็นเอ
โครงสร้างประชากร
เส้นโคลน
ในกรณีที่ไม่มีการรวมตัวกันใหม่หรือการมีส่วนร่วมที่ไม่มีนัยสำคัญต่อโครงสร้างประชากรประชากรประกอบด้วยโคลนจำนวนหนึ่งการแลกเปลี่ยนทางพันธุกรรมซึ่งหายากมาก
ในกลุ่มประชากรดังกล่าวการศึกษาไม่ใช่ความถี่ของยีนแต่ละยีน แต่เป็นความถี่ของจีโนไทป์ที่มีต้นกำเนิดร่วมกัน (เชื้อสายโคลนหรือเชื้อสายโคลนนิ่ง) และแตกต่างกันตามการกลายพันธุ์แบบจุดเท่านั้น การศึกษาประชากรของโรคใบไหม้ในช่วงปลายและการวิเคราะห์สายโคลนได้เร่งขึ้นอย่างมีนัยสำคัญนับตั้งแต่มีการถือกำเนิดของวิธี RFLP-RG57 ในช่วงต้นทศวรรษที่ 90 ของศตวรรษที่ผ่านมา นอกจาก RFLP-RG57 แล้วยังมีการใช้ชนิดการผสมพันธุ์สเปกตรัมของไอโซเอนไซม์ของเปปทิเดสและกลูโคส -6- ฟอสเฟตไอโซเอนไซม์และชนิดดีเอ็นเอไมโทคอนเดรียเพื่อระบุสายโคลนนิ่ง ลักษณะของเส้นโคลนที่พบบ่อยที่สุดแสดงไว้ในตารางที่ 6
โคลน US-1 ได้ครอบงำประชากรทุกหนทุกแห่งจนถึงสิ้นทศวรรษ 80 หลังจากนั้นก็เริ่มถูกแทนที่ด้วยโคลนอื่น ๆ และหายไปจากยุโรปและอเมริกาเหนือ ปัจจุบันพบในตะวันออกไกล (ฟิลิปปินส์ไต้หวันจีนญี่ปุ่นเกาหลีเกาะและคณะ 1994 Mosa et al, 1993) ในแอฟริกา (ยูกันดาเคนยารวันดา Goodwin et al, 1994, Vega-Sanchez et อัล, 2000; Ochwo et al., 2002) และในอเมริกาใต้ (เอกวาดอร์บราซิลเปรู Forbes et al., 1997, Goodwin et al., 1994) ไม่มีการระบุสายพันธุ์ที่เป็นของ US-1 ในออสเตรเลียเพียงแห่งเดียว เห็นได้ชัดว่าเชื้อ P. infestans แยกมาที่ออสเตรเลียพร้อมกับการอพยพอีกระลอกหนึ่ง (Goodwin, 1997)
Clone US-6 อพยพจากทางตอนเหนือของเม็กซิโกไปยังแคลิฟอร์เนียในช่วงปลายทศวรรษ 70 และทำให้เกิดการแพร่ระบาดในมันฝรั่งและมะเขือเทศหลังจากปลอดโรคมา 32 ปี เนื่องจากมีความก้าวร้าวสูงจึงได้แทนที่โคลน US-1 และเริ่มเข้าครอบงำชายฝั่งตะวันตกของสหรัฐอเมริกา (Goodwin et al., 1995a)
จีโนไทป์ US-7 และ US-8 ถูกค้นพบในสหรัฐอเมริกาในปี 1992 และในปี พ.ศ. 1994 มีการเผยแพร่อย่างกว้างขวางในสหรัฐอเมริกาและแคนาดา ในช่วงฤดูการเพาะปลูกหนึ่งโคลน US-8 สามารถแทนที่โคลน US-1 ได้เกือบทั้งหมดในแปลงมันฝรั่งที่ติดเชื้อด้วยโคลนทั้งสองที่มีความเข้มข้นเท่ากัน (Miller and Johnson, 2000)
โคลน BC-1 ถึง BC-4 ได้รับการระบุในบริติชโคลัมเบียโดยแยกได้เพียงเล็กน้อยจาก Goodwin et al., 1995b) โคลน US-11 แพร่กระจายอย่างกว้างขวางในสหรัฐอเมริกาและแทนที่ US-1 ในไต้หวัน โคลน JP-1 และ EC-1 พร้อมกับโคลน US-1 นั้นพบได้ทั่วไปในญี่ปุ่นและเอกวาดอร์ตามลำดับ (Koh et al., 1994; Forbes et al., 1997)
SIB-1 เป็นโคลนที่มีชัยในรัสเซียในดินแดนอันกว้างใหญ่ตั้งแต่ภูมิภาคมอสโกไปจนถึงซาคาลิน ในภูมิภาคมอสโกถูกค้นพบในปี 1993 และประชากรภาคสนามบางส่วนประกอบด้วยสายพันธุ์ของโคลนนิ่งสายพันธุ์นี้เป็นหลักซึ่งมีความทนทานต่อเมทัลแลกซิล หลังจากปี 1993 ความชุกของโคลนนี้ลดลงอย่างมีนัยสำคัญ นอกเทือกเขาอูราลในปี 1997-1998 SIB-1 พบได้ทุกที่ยกเว้นเขต Khabarovsk (โคลน SIB-2 แพร่หลายที่นั่น) การแยกโคลนออกจากพื้นที่ด้วยการผสมพันธุ์ประเภทต่างๆไม่รวมกระบวนการมีเพศสัมพันธ์ในไซบีเรียและตะวันออกไกล ในภูมิภาคมอสโกตรงกันข้ามกับไซบีเรียประชากรจะแสดงโดยโคลนจำนวนมาก เกือบทุกไอโซเลตมีจีโนไทป์หลายโฟกัสที่ไม่ซ้ำกัน (Elansky et al., 2001, 2015) ความหลากหลายนี้ไม่สามารถอธิบายได้โดยการนำเข้าสายพันธุ์เชื้อราจากส่วนต่างๆของโลกด้วยวัสดุเมล็ดพันธุ์ที่นำเข้าเท่านั้น เนื่องจากการผสมพันธุ์ทั้งสองประเภทเกิดขึ้นในประชากรจึงเป็นไปได้ว่าความหลากหลายของมันเกิดจากการรวมตัวกันใหม่ ดังนั้นในบริติชโคลัมเบียการเกิดจีโนไทป์ BC-2, BC-3 และ BC-4 จึงถูกสันนิษฐานว่าเกิดจากการผสมพันธุ์ของโคลน BC-1 และ US-6 (Goodwin et al., 1995b) เป็นไปได้ว่าพบสายพันธุ์ลูกผสมในประชากรมอสโกว ตัวอย่างเช่นสายพันธุ์ MO-4, MO-8 และ MO-11 heterozygous สำหรับตำแหน่ง PEP สามารถเป็นลูกผสมระหว่างสายพันธุ์ MO-12, MO-21, MO-22 โดยมีประเภทการผสมพันธุ์ A2 และ homozygous สำหรับหนึ่งอัลลีลของตำแหน่ง PEP และสายพันธุ์ MO-8 มีการผสมพันธุ์แบบ A1 และ homozygous สำหรับอัลลีลอื่น ๆ ของโลคัส และหากเป็นกรณีนี้และในประชากรสมัยใหม่ของเชื้อ P. infestans มีแนวโน้มที่จะเพิ่มขึ้นในบทบาทของกระบวนการทางเพศดังนั้นค่าข้อมูลของการวิเคราะห์โคลนแบบหลายโฟกัสจะลดลง (Elansky et al., 2001, 2015)
การเปลี่ยนแปลงในเส้นโคลน
จนถึงช่วงทศวรรษที่ 90 ของศตวรรษที่ 20 clonal line US-1 ได้แพร่หลายไปทั่วโลก ประชากรภาคสนามและภูมิภาคส่วนใหญ่ประกอบด้วยสายพันธุ์ที่มีจีโนไทป์ US-1 เท่านั้น อย่างไรก็ตามยังพบความแตกต่างระหว่างไอโซเลทซึ่งส่วนใหญ่เกิดจากกระบวนการกลายพันธุ์ การกลายพันธุ์เกิดขึ้นในดีเอ็นเอทั้งนิวเคลียร์และไมโตคอนเดรียและได้รับผลกระทบเหนือสิ่งอื่นใดระดับความต้านทานต่อยาฟีนิลลาไมด์และจำนวนยีนที่ก่อให้เกิดความรุนแรง เส้นที่แตกต่างจากจีโนไทป์ดั้งเดิมโดยการกลายพันธุ์จะถูกระบุด้วยตัวเลขเพิ่มเติมหลังจุดตามชื่อของจีโนไทป์ดั้งเดิม (ตัวอย่างเช่นสายการกลายพันธุ์ US-1.1 ของสายโคลน US-1) สายดีเอ็นเอลายนิ้วมือ US-1.5 และ US-1.6 ประกอบด้วยสายอุปกรณ์เสริมที่มีขนาดแตกต่างกัน (Goodwin et al., 1995a, 1995b); สายโคลนนิ่ง US-6.3 ยังแตกต่างจาก US-6 ในสายอุปกรณ์เสริมหนึ่งสาย (Goodwin, 1997, ตารางที่ 7)
ในการศึกษาดีเอ็นเอไมโตคอนเดรียพบว่าใน clonal line US-1 เท่านั้นพบ mitochondrial DNA ชนิด 1b (Carter et al., 1990) อย่างไรก็ตามในการศึกษาสายพันธุ์ของเชื้อสายโคลนนี้จากเปรูและฟิลิปปินส์พบไอโซเลตที่มีชนิดของดีเอ็นเอไมโทคอนเดรียแตกต่างจาก 1b โดยการมีการแทรกและการลบ (Goodwin, 1991, Koh et al., 1994)
ตารางที่ 6. จีโนไทป์หลายโฟกัสของสายโคลน P. infestans บางส่วน
ชื่อ | ประเภทการผสมพันธุ์ | ไอโซไซม์ | ลายนิ้วมือดีเอ็นเอ | ประเภท 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 |
หมายเหตุ: * - ไม่มีข้อมูล
ตารางที่ 7. จีโนไทป์แบบหลายโฟกัสและสายการกลายพันธุ์
ชื่อ | ประเภทการผสมพันธุ์ | | ลายนิ้วมือดีเอ็นเอ (RG57) | หมายเหตุ | |
GPI | เป๊ป-1 | ||||
US-1 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1011101011001101000110011 | จีโนไทป์ดั้งเดิม 1 |
US-1.1 | A1 | 86/100 | 100/100 | 1011101011001101000110011 | การกลายพันธุ์ใน PEP |
US-1.2 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1011101010001101000110011 | การกลายพันธุ์ใน RG57 |
US-1.3 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1011101001001101000110011 | การกลายพันธุ์ใน RG57 |
US-1.4 | A1 | 86/100 | 100/100 | 1011101010001101000110011 | การกลายพันธุ์ใน RG57 และ PEP |
US-1.5 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1011101011001101010110011 | การกลายพันธุ์ใน RG57 |
US-6 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1011111001001100010110011 | จีโนไทป์ดั้งเดิม 2 |
US-6.1 | A1 | 100/100 | 92 /92 | 1011111001001100010110011 | การกลายพันธุ์ใน PEP |
US-6.2 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1011101001001100010110011 | การกลายพันธุ์ใน RG57 |
US-6.3 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1011111001011100010110011 | การกลายพันธุ์ใน RG57 |
US-6.4 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1011011001001100010110011 | การกลายพันธุ์ใน RG57 และ PEP |
US-6.5 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1011111001001100010010011 | การกลายพันธุ์ใน RG57 |
BR-1 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1011101000001100001111011 | จีโนไทป์ดั้งเดิม 3 |
BR-1.1 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1010101000001100001110011 | การกลายพันธุ์ใน RG57 |
นอกจากนี้ยังมีการเปลี่ยนแปลงสเปกตรัมของไอโซไซม์ ตามกฎแล้วพวกมันเกิดจากการสลายตัวของสิ่งมีชีวิตในตอนแรกที่ไม่เหมือนกันสำหรับเอนไซม์นี้ให้กลายเป็น homozygous ในปีพ. ศ. 1993 ในผลมะเขือเทศเราได้ระบุสายพันธุ์ที่มีลักษณะเฉพาะของ US-1: RG57 การพิมพ์ลายนิ้วมือชนิดของไมโตคอนเดรียดีเอ็นเอและ 86/100 จีโนไทป์สำหรับกลูโคส -6- ฟอสฟาติ - ไอโซเมอเรส แต่เป็นโฮโมไซกัส (100/100) สำหรับเปปทิเดสโลคัสแรกแทน 92/100 เฮเทอโรไซโกตตามแบบฉบับของสายโคลนนี้ เราตั้งชื่อจีโนไทป์ของสายพันธุ์นี้ว่า MO-17 (ตารางที่ 6) สายการกลายพันธุ์ US-1.1 และ US-1.4 ยังแตกต่างจาก US-1 โดยการกลายพันธุ์ที่ตำแหน่งเปปทิเดสแรก (ตารางที่ 7)
การกลายพันธุ์ที่นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงจำนวนยีนที่ก่อให้เกิดความรุนแรงสำหรับพันธุ์มันฝรั่งและมะเขือเทศเป็นเรื่องปกติ พวกเขาถูกบันทึกไว้ในกลุ่มของ clonal line US-1 ในประชากรจากเนเธอร์แลนด์ (Drenth et al., 1994), เปรู (Goodwin et al., 1995a), โปแลนด์ (Sujkowski et al., 1991), อเมริกาเหนือตอนเหนือ (Goodwin et al., ., 1995b). นอกจากนี้ยังมีการสังเกตความแตกต่างของจำนวนยีนความรุนแรงของมันฝรั่งในกลุ่มที่แยกได้ของสายโคลน US-7 และ US-8 ในแคนาดาและสหรัฐอเมริกา (Goodwin et al., 1995a) ในกลุ่ม SIB-1 ในแถบเอเชียของรัสเซีย (Elansky et al, 2001 ).
ไอโซเลตที่มีระดับความต้านทานต่อยาฟีนิลลาไมด์แตกต่างกันอย่างมากได้รับการระบุในประชากรโมโนโคลนอลฟิลด์ซึ่งทั้งหมดอยู่ในกลุ่มโคลนอล Sib-1 (Elansky et al, 2001, ตารางที่ 1) สายพันธุ์โคลนเกือบทั้งหมดของสายพันธุ์ US-1 มีความไวต่อ metalaxyl สูงอย่างไรก็ตามไอโซเลตที่มีความต้านทานสูงของสายพันธุ์นี้ถูกแยกได้ในฟิลิปปินส์ (Koh et al., 1994) และในไอร์แลนด์ (Goodwin et al., 1996)
ประชากรสมัยใหม่ของ P. infestans
อเมริกากลาง (เม็กซิโก)
ประชากร P. infestans ในเม็กซิโกแตกต่างอย่างเห็นได้ชัดจากประชากรโลกอื่น ๆ ซึ่งสาเหตุหลักมาจากตำแหน่งทางประวัติศาสตร์ การศึกษาจำนวนมากเกี่ยวกับประชากรกลุ่มนี้และสายพันธุ์ P. infestans ที่เกี่ยวข้องของ Clade Phytophthora ตลอดจนสายพันธุ์ท้องถิ่นของสกุล Solanum นำไปสู่ข้อสรุปว่าวิวัฒนาการของเชื้อโรคในภาคกลางของเม็กซิโกเกิดขึ้นพร้อมกับวิวัฒนาการของพืชที่เป็นเจ้าภาพและมีความสัมพันธ์กับการรวมตัวกันทางเพศ (Grünwald, Flier , 2005). การผสมพันธุ์ทั้งสองประเภทแสดงในประชากรและในสัดส่วนที่เท่ากันและการปรากฏตัวของโอสปอร์ในดินบนพืชและหัวมันฝรั่งและสายพันธุ์ที่เกี่ยวข้องกับการเติบโตในป่า Solanum ยืนยันว่ามีกระบวนการทางเพศในประชากร (Fernández-Pavía et al., 2002) การศึกษาล่าสุดเกี่ยวกับ Toluca Valley และบริเวณโดยรอบ (ศูนย์กลางต้นกำเนิดของเชื้อโรค) ยืนยันความหลากหลายทางพันธุกรรมที่สูงของประชากรในท้องถิ่นของ P. infestans (จีโนไทป์ multilocus 134 ในตัวอย่าง 176 ตัวอย่าง) และการมีประชากรย่อยที่แตกต่างกันหลายกลุ่มในภูมิภาค (Wang et al., 2017) ปัจจัยที่ก่อให้เกิดความแตกต่างนี้คือการแบ่งพื้นที่ของประชากรย่อยที่มีลักษณะเฉพาะของที่ราบสูงทางตอนกลางของเม็กซิโกความแตกต่างในสภาพการเพาะปลูกและพันธุ์มันฝรั่งที่ใช้ในหุบเขาและภูเขาและการมีพันธุ์ Solanum หัวป่าที่สามารถทำหน้าที่เป็นเจ้าภาพทางเลือกได้ (Fry et al ., 2009).
อย่างไรก็ตามควรสังเกตว่าประชากรของ P. infestans ทางตอนเหนือของเม็กซิโกนั้นค่อนข้างเป็นโคลนและคล้ายคลึงกับประชากรในอเมริกาเหนือมากกว่าซึ่งอาจบ่งชี้ว่าสิ่งเหล่านี้เป็นจีโนไทป์ใหม่ (Fry et al., 2009)
ทวีปอเมริกาเหนือ
ประชากรในอเมริกาเหนือของ P. infestans มักมีโครงสร้างที่เรียบง่ายและลักษณะโคลนของพวกมันถูกสร้างขึ้นมานานก่อนที่จะใช้การวิเคราะห์ด้วยไมโครแซทเทลไลท์ จนถึงปี 1987 สายการผลิตโคลน US-1 ได้ถูกครอบงำในสหรัฐอเมริกาและแคนาดา (Goodwin et al., 1995) ในช่วงกลางทศวรรษ 70 เมื่อสารฆ่าเชื้อราที่ใช้ metalaxyl ปรากฏขึ้นโคลนนี้เริ่มถูกแทนที่ด้วยจีโนไทป์อื่น ๆ ที่ทนกว่าซึ่งอพยพมาจากเม็กซิโก (Goodwin et al., 1998) ในตอนท้ายของยุค 90 จีโนไทป์ US-8 แทนที่จีโนไทป์ US-1 ในสหรัฐอเมริกาอย่างสมบูรณ์และกลายเป็นสายพันธุ์โคลนที่โดดเด่นบนมันฝรั่ง (Fry et al., 2009; Fry et al., 2015) สถานการณ์แตกต่างกับมะเขือเทศซึ่งมีสายโคลนหลายเส้นอยู่ตลอดเวลาและองค์ประกอบของมันก็เปลี่ยนไปในแต่ละปี (Fry et al., 2009)
ในปี 2009 การแพร่ระบาดของโรคใบไหม้ในมะเขือเทศในระยะปลายเกิดขึ้นในสหรัฐอเมริกา ลักษณะการระบาดของโรคนี้คือเกือบจะเกิดขึ้นพร้อม ๆ กันในหลายพื้นที่ทางตะวันออกเฉียงเหนือของสหรัฐอเมริกาและพบว่าเกี่ยวข้องกับการขายต้นกล้ามะเขือเทศที่ติดเชื้อจำนวนมากในศูนย์สวนขนาดใหญ่ (Fry et al., 2013) การสูญเสียพืชผลเป็นอย่างมาก การวิเคราะห์ไมโครแซทเทลไลท์ของตัวอย่างที่ได้รับผลกระทบพบว่าสายพันธุ์ที่ระบาดอยู่ในการผสมพันธุ์แบบ US-22 A2 ของสายพันธุ์โคลน ในปี 2009 ส่วนแบ่งของจีโนไทป์นี้ในประชากรชาวอเมริกันของ P. infestans ถึง 80% (Fry et al., 2013) ในปีต่อ ๆ มาสัดส่วนของจีโนไทป์ที่ก้าวร้าว US-23 (ส่วนใหญ่ในมะเขือเทศ) และ US-24 (ในมันฝรั่ง) เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องในประชากรอย่างไรก็ตามหลังจากปี 2011 อัตราการตรวจพบ US-24 ลดลงอย่างมีนัยสำคัญและจนถึงปัจจุบันประมาณ 90% ของประชากรเชื้อโรคใน สหรัฐอเมริกาแสดงด้วยยีน US-23 (Fry et al., 2015)
ในแคนาดาเช่นเดียวกับในสหรัฐอเมริกาในตอนท้ายของทศวรรษที่ 90 จีโนไทป์ที่โดดเด่น US-1 ถูกแทนที่ด้วย US-8 ซึ่งตำแหน่งที่โดดเด่นยังคงไม่เปลี่ยนแปลงจนถึงปี 2008 ในปี 2009-2010 ในแคนาดามีการระบาดของโรคใบไหม้อย่างรุนแรงที่เกี่ยวข้องกับการขายต้นกล้ามะเขือเทศที่ติดเชื้อ แต่เกิดจากจีโนไทป์ US-23 และ US-8 (Kalischuk et al., 2012) ความแตกต่างทางภูมิศาสตร์ที่ชัดเจนของจีโนไทป์เหล่านี้เป็นสิ่งที่น่าทึ่ง: US-23 ครองจังหวัดทางตะวันตกของแคนาดา (68%) ในขณะที่ US-8 ครองพื้นที่ทางตะวันออก (83%) ในปีต่อ ๆ มา US-23 แพร่กระจายไปยังภูมิภาคตะวันออกอย่างไรก็ตามโดยทั่วไปส่วนแบ่งในประชากรลดลงเล็กน้อยเมื่อเทียบกับภูมิหลังของการปรากฏตัวของจีโนไทป์ US-22 และ US-24 ในประเทศ (Peters et al., 2014) จนถึงปัจจุบัน US-23 ยังคงครองตำแหน่งที่โดดเด่นทั่วแคนาดา US-8 มีอยู่ในบริติชโคลัมเบียในขณะที่ US-23 และ US-24 อยู่ในออนแทรีโอ (ปีเตอร์ส, 2017)
ดังนั้นประชากรของ P. infestans ในอเมริกาเหนือส่วนใหญ่จึงเป็นกลุ่มโคลน ในช่วง 40 ปีที่ผ่านมาจำนวนจีโนไทป์โคลนที่ตรวจพบได้ถึง 24 ชนิดแล้วแม้ว่าจะมีสายพันธุ์ของการผสมพันธุ์ทั้งสองชนิดอยู่ในประชากร แต่ความน่าจะเป็นของการปรากฏตัวของจีโนไทป์ใหม่อันเป็นผลมาจากการรวมตัวกันทางเพศยังค่อนข้างต่ำ อย่างไรก็ตามในช่วง 20 ปีที่ผ่านมามีการบันทึกหลายกรณีของการปรากฏตัวของประชากร recombinant ชั่วคราว (Gavino et al., 2000; Danies et al., 2014; Peters et al., 2014) และในกรณีหนึ่งผลของการข้ามคือ genotype US-11 ซึ่งยึดมั่นในอเมริกาเหนือเป็นเวลาหลายปี (Gavino et al., 2000) จนถึงปี 2009 การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของประชากรมีความเกี่ยวข้องกับการเกิดจีโนไทป์ใหม่ที่ก้าวร้าวมากขึ้นพร้อมกับการย้ายถิ่นและการกระจัดของสิ่งมีชีวิตที่โดดเด่นก่อนหน้านี้ เกิดอะไรขึ้นในปี 2009-2010 ในสหรัฐอเมริกาและแคนาดา epiphytotics เป็นครั้งแรกแสดงให้เห็นว่าในยุคโลกาภิวัตน์การระบาดของโรคสามารถเกี่ยวข้องกับการแพร่กระจายของจีโนไทป์ใหม่เมื่อขายวัสดุปลูกที่ติดเชื้อ
อเมริกาใต้
จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้การศึกษาประชากรของ P. infestans ในอเมริกาใต้ไม่ได้มีขนาดปกติหรือมีขนาดใหญ่ เป็นที่ทราบกันดีว่าโครงสร้างของประชากรเหล่านี้ค่อนข้างเรียบง่ายและมีเชื้อสายโคลน 1-5 คนต่อประเทศ (Forbes et al., 1998) ดังนั้นในปี 1998 จีโนไทป์ US-1 (บราซิลชิลี) BR-1 (บราซิลโบลิเวียอุรุกวัยปารากวัย) EC-1 (เอกวาดอร์โคลอมเบียเปรูและเวเนซุเอลา) AR-1, AR ถูกพบในมันฝรั่ง -2, AR-3, AR-4 และ AR-5 (อาร์เจนตินา), PE-3 และ PE-7 (ทางตอนใต้ของเปรู) การผสมพันธุ์ประเภท A2 มีอยู่ในบราซิลโบลิเวียและอาร์เจนตินาและไม่พบนอกชายแดนโบลิเวีย - เปรูในพื้นที่ทะเลสาบติติกากาซึ่งอยู่เบื้องหลังยีน EC-1 A1 ที่ครอบงำในเทือกเขาแอนดีส สำหรับมะเขือเทศ US-1 ยังคงเป็นจีโนไทป์ที่โดดเด่นในอเมริกาใต้
สถานการณ์ยังคงมีอยู่ไม่มากก็น้อยในยุค 2000 จุดสำคัญคือการค้นพบในเทือกเขาแอนดีสตอนเหนือของญาติมันฝรั่งที่เติบโตในป่า (S. brevifolium และ S. tetrapetalum) ของสายโคลนใหม่ EC-2 ของชนิด A2 (Oliva et al., 2010) การศึกษาทางวิวัฒนาการแสดงให้เห็นว่าสายพันธุ์นี้ไม่เหมือนกับ P. infestans อย่างสมบูรณ์แม้ว่าจะมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดก็ตามโดยมีการเสนอให้พิจารณาเช่นเดียวกับอีกสายหนึ่งคือ EC-3 ซึ่งแยกได้จากต้นมะเขือเทศ S. betaceum ที่เติบโตในเทือกเขาแอนดีส สายพันธุ์ใหม่ที่เรียกว่า P. andina; อย่างไรก็ตามสถานะของสายพันธุ์นี้ (สายพันธุ์อิสระหรือลูกผสมของ P. infestans ที่ยังไม่ทราบสายพันธุ์) ยังไม่ชัดเจน (Delgado et al., 2013)
ปัจจุบันประชากร P. infestans ในอเมริกาใต้ทั้งหมดเป็นกลุ่มโคลน แม้จะมีการผสมพันธุ์ทั้งสองประเภท แต่ก็ยังไม่มีการระบุประชากรรีคอมบิแนนต์ ในมะเขือเทศจีโนไทป์ US-1 แพร่หลายโดยเห็นได้ชัดว่าถูกแทนที่จากมันฝรั่งโดยสายพันธุ์ท้องถิ่นซึ่งยังไม่ทราบแหล่งกำเนิดที่แน่นอน ในบราซิลโบลิเวียและอุรุกวัยมีจีโนไทป์ BR-1 ในเปรูพร้อมกับ US-1 และ EC-1 มีจีโนไทป์ในท้องถิ่นอื่น ๆ อีกมากมาย ในเทือกเขาแอนดีสตำแหน่งที่โดดเด่นจะถูกรักษาไว้โดยสายโคลน EC-1 ซึ่งยังไม่ทราบความสัมพันธ์ของ P. andina ที่เพิ่งค้นพบ สถานที่เดียวที่ "ไม่เสถียร" ในช่วงปี 2003-2013 มีการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในประชากรกลายเป็นชิลี (Acuña et al., 2012) ซึ่งในปี 2004-2005 ประชากรของเชื้อโรคกลายเป็นลักษณะความต้านทานต่อ metalaxyl และ haplotype ดีเอ็นเอไมโทคอนเดรียใหม่ (Ia แทนที่จะเป็น Ib ที่มีอยู่ก่อนหน้านี้) 2006 ถึง 2011 ในประชากรจีโนไทป์ 21 (ตาม SSR) ครองส่วนแบ่งซึ่งสูงถึง 90% หลังจากนั้นปาล์มผ่านไปยังจีโนไทป์ 20 ความถี่ของการเกิดซึ่งในอีกสองปีข้างหน้าจะอยู่ที่ประมาณ 67% (Acuña, 2015)
ยุโรป
ในประวัติศาสตร์ของยุโรปมีการอพยพของ P. infestans จากทวีปอเมริกาเหนืออย่างน้อยสองระลอก: ในศตวรรษที่ 1 (HERB-1) และต้นศตวรรษที่ 70 (US-1) การแพร่กระจายของสารฆ่าเชื้อราที่มีส่วนผสมของ metalaxyl ในช่วงทศวรรษที่ XNUMX นำไปสู่การกระจัดของจีโนไทป์ US-XNUMX ที่โดดเด่นและแทนที่ด้วยจีโนไทป์ใหม่ เป็นผลให้ในประเทศในยุโรปตะวันตกส่วนใหญ่ประชากรของเชื้อโรคส่วนใหญ่แสดงโดยกลุ่มโคลนหลายสายพันธุ์
การใช้การวิเคราะห์ไมโครแซทเทลไลท์สำหรับการวิเคราะห์ประชากรของเชื้อโรคทำให้สามารถระบุการเปลี่ยนแปลงที่ร้ายแรงที่เกิดขึ้นในยุโรปตะวันตกในปี 2005-2008 ในปี 2005 มีการค้นพบสายโคลนใหม่ในสหราชอาณาจักรเรียกว่า 13_A2 (หรือ "Blue 13") และมีลักษณะการผสมพันธุ์แบบ A2 ความก้าวร้าวสูงและความต้านทานต่อฟีนิลลาไมด์ (Shaw et al., 2007) พบจีโนไทป์เดียวกันในตัวอย่างที่เก็บรวบรวมในปี 2004 ในเนเธอร์แลนด์และฝรั่งเศสตอนเหนือซึ่งบ่งชี้ว่ามันอพยพไปยังสหราชอาณาจักรจากทวีปยุโรปโดยอาจเป็นมันฝรั่งเมล็ด (Cooke et al., 2007) การศึกษาจีโนมของตัวแทนของสายโคลนนี้แสดงให้เห็นถึงความหลากหลายของลำดับของมันในระดับสูง (ภายในปี 2016 จำนวนการเปลี่ยนแปลงของ subclonal ถึง 340) และระดับการเปลี่ยนแปลงที่มีนัยสำคัญในระดับการแสดงออกของยีนรวมถึง ยีนที่มีผลในระหว่างการติดเชื้อของพืช (Cooke et al., 2012; Cooke, 2017) คุณลักษณะเหล่านี้พร้อมกับระยะเวลาที่เพิ่มขึ้นของระยะทางชีวภาพอาจทำให้เกิดความก้าวร้าวเพิ่มขึ้นถึง 13_A2 และความสามารถในการติดเชื้อแม้แต่พันธุ์มันฝรั่งที่ต้านทานโรคใบไหม้ในช่วงปลาย
ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้าจีโนไทป์ได้แพร่กระจายอย่างรวดเร็วไปทั่วประเทศในยุโรปตะวันตกเฉียงเหนือ (บริเตนใหญ่ไอร์แลนด์ฝรั่งเศสเบลเยียมเนเธอร์แลนด์เยอรมนี) โดยมีการกระจัดของจีโนไทป์ที่โดดเด่นก่อนหน้านี้พร้อมกัน 1_A1, 2_A1, 8_A1 (Montarry et al., 2010; Gisi et al. , 2011; Van den Bosch และคณะ, 2011; Cooke, 2015; Cooke, 2017) ตามเว็บไซต์ www.euroblight.net ส่วนแบ่ง 13_A2 ในประชากรของประเทศเหล่านี้สูงถึง 60-80% และอื่น ๆ การปรากฏตัวของจีโนไทป์นี้ได้รับการบันทึกไว้ในบางประเทศของยุโรปตะวันออกและยุโรปใต้ อย่างไรก็ตามในปี 2009-2012 13_A2 สูญเสียตำแหน่งที่โดดเด่นในบริเตนใหญ่และฝรั่งเศสโดยยอมแพ้ต่อเส้น 6_A1 (8_A1 ในไอร์แลนด์) และในเนเธอร์แลนด์และเบลเยียมบางส่วนถูกแทนที่ด้วยจีโนไทป์ 1_A1, 6_A1 และ 33_A2 (Cooke et al., 2012; Cooke, 2017; Stellingwerf, 2017)
จนถึงปัจจุบันประมาณ 70% ของประชากร P. infestans ในยุโรปตะวันตกเป็นโมโนโคลนอล ตามเว็บไซต์ www.euroblight.net จีโนไทป์ที่โดดเด่นในประเทศยุโรปตะวันตกเฉียงเหนือ (สหราชอาณาจักรฝรั่งเศส
เนเธอร์แลนด์เบลเยี่ยม) ยังคงอยู่โดยประมาณในสัดส่วนที่เท่ากันคือ 13_A2 และ 6_A1 และในทางปฏิบัติไม่ได้เกิดขึ้นนอกภูมิภาคที่ระบุ (ยกเว้นไอร์แลนด์) แต่มี subclones อย่างน้อย 58 รายการ (Cooke, 2017) รูปแบบ 13_A2 ปรากฏเป็นตัวเลขที่เห็นได้ชัดเจนในเยอรมนีและยังพบเป็นระยะ ๆ ในประเทศในยุโรปกลางและยุโรปใต้ Genotype 1_A1 เป็นส่วนสำคัญของประชากรในเบลเยียมเนเธอร์แลนด์และฝรั่งเศสบางส่วน Genotype 8_A1 มีเสถียรภาพในประชากรยุโรปที่ระดับ 3-6% ยกเว้นไอร์แลนด์ซึ่งยังคงรักษาตำแหน่งผู้นำและแบ่งออกเป็นสองกลุ่มย่อย (Stellingwerf, 2017) ในที่สุดในปี 2016 มีการสังเกตการเพิ่มขึ้นของความถี่ของการเกิดจีโนไทป์ใหม่ 36_A2 และ 37_A2 ซึ่งบันทึกครั้งแรกในปี 2013-2014 จนถึงปัจจุบันจีโนไทป์เหล่านี้พบในเนเธอร์แลนด์และเบลเยียมและบางส่วนในฝรั่งเศสและเยอรมนีรวมทั้งทางตอนใต้ของบริเตนใหญ่ (Cooke, 2017) ประมาณ 20-30% ของประชากรยุโรปตะวันตกมีจีโนไทป์ที่ไม่ซ้ำกันทุกปี
แตกต่างจากยุโรปตะวันตกเมื่อถึงเวลาที่ยีน 13_A2 ปรากฏขึ้นประชากรของยุโรปเหนือ (สวีเดนนอร์เวย์เดนมาร์กฟินแลนด์) ไม่ได้แสดงด้วยสายโคลน แต่เป็นจีโนไทป์ที่ไม่ซ้ำกันจำนวนมาก (Brurberg et al.,
2011). ในช่วงที่มีการแพร่กระจายของ 13_A2 ในยุโรปตะวันตกการปรากฏตัวของจีโนไทป์นี้ในสแกนดิเนเวียไม่ได้รับการบันทึกจนถึงปี 2011 เมื่อพบครั้งแรกใน North Jutland (เดนมาร์ก) ซึ่งส่วนใหญ่เป็นพันธุ์มันฝรั่งอุตสาหกรรมที่ปลูกโดยใช้โลหะที่มีส่วนผสมของ metalaxyl สารฆ่าเชื้อรา (Nielsen et al., 2014). จากข้อมูลของ www.euroblight.net จีโนไทป์ 13_A2 ยังตรวจพบในหลายตัวอย่างจากนอร์เวย์และเดนมาร์กในปี 2014 และในตัวอย่างนอร์เวย์หลายตัวอย่างในปี 2016 นอกจากนี้ในปี 2013 การปรากฏตัวของจีโนไทป์ 6_A1 ในปริมาณเล็กน้อยได้รับการสังเกตในฟินแลนด์ สาเหตุหลักของความล้มเหลวของ 13_A2 และสายโคลนอื่น ๆ ในการพิชิตสแกนดิเนเวียถือเป็นความแตกต่างทางภูมิอากาศของภูมิภาคนี้จากประเทศในยุโรปตะวันตก
นอกเหนือจากข้อเท็จจริงที่ว่าฤดูร้อนที่เย็นและฤดูหนาวที่หนาวเย็นยังส่งเสริมการอยู่รอดของไมซีเลียมที่เป็นพืชไม่มากนักเช่นเดียวกับต้นโอสปอร์ (Sjöholm et al., 2013) การแช่แข็งของดินในฤดูหนาว (ซึ่งโดยปกติจะไม่เกิดขึ้นในประเทศที่อบอุ่นในยุโรปตะวันตก) มีส่วนช่วยในการประสานการงอกและการปลูกของ oospores มันฝรั่งซึ่งช่วยเพิ่มบทบาทในการเป็นแหล่งที่มาของการติดเชื้อหลัก (Brurberg et al., 2011) นอกจากนี้ควรสังเกตด้วยว่าในสภาพทางตอนเหนือการพัฒนาของการติดเชื้อจาก oospores แซงหน้าการพัฒนาของการติดเชื้อ tuberous ซึ่งในที่สุดจะป้องกันการครอบงำของการลุกลามมากขึ้น แต่ในภายหลังได้รับการพัฒนาสายโคลน (Yuen, 2012) โครงสร้างของประชากรที่ศึกษามากที่สุดของ P. infestans ในยุโรปตะวันออก (โปแลนด์, รัฐบอลติก) มีความคล้ายคลึงกับในสแกนดิเนเวียมาก
การผสมพันธุ์ทั้งสองประเภทมีอยู่ที่นี่เช่นกันและจีโนไทป์ส่วนใหญ่ที่กำหนดโดยการวิเคราะห์ SSR นั้นมีลักษณะเฉพาะ (Chmielarz et al., 2014; Runno-Paurson et al., 2016) เช่นเดียวกับในยุโรปเหนือการกระจายของเส้นโคลน (ส่วนใหญ่ของยีน 13_A2) ในทางปฏิบัติไม่ส่งผลกระทบต่อประชากรในท้องถิ่นของเชื้อโรคซึ่งยังคงมีความหลากหลายในระดับสูงโดยไม่มีเส้นที่เด่นชัด
การปรากฏตัวของ 13_A2 เป็นครั้งคราวในทุ่งที่มีพันธุ์มันฝรั่งเชิงพาณิชย์ ในรัสเซียสถานการณ์กำลังพัฒนาไปในทางเดียวกัน การวิเคราะห์ไมโครแซทเทลไลท์ของเชื้อ P. infestans ที่รวบรวมได้ในปี 2008-2011 ใน 10 ภูมิภาคที่แตกต่างกันของยุโรปส่วนหนึ่งของรัสเซียแสดงให้เห็นถึงความหลากหลายทางพันธุกรรมในระดับสูงและการขาดความบังเอิญอย่างสิ้นเชิงกับสายโคลนของยุโรป (Statsyuk et al., 2014) หลายปีต่อมาการศึกษาตัวอย่าง P. infestans ที่เก็บในภูมิภาคเลนินกราดในปี 2013-2014 พบความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญระหว่างพวกมันกับจีโนไทป์จากภูมิภาคนี้ที่ระบุไว้ในการศึกษาครั้งก่อน ในการศึกษาทั้งสองไม่พบจีโนไทป์ของยุโรปตะวันตก (Beketova et al., 2014; Kuznetsova et al., 2016)
ความหลากหลายทางพันธุกรรมที่สูงของประชากรในยุโรปตะวันออกของ P. infestans และการไม่มีสายโคลนที่โดดเด่นในพวกมันอาจเกิดจากหลายสาเหตุ ประการแรกเช่นเดียวกับในยุโรปเหนือสภาพภูมิอากาศของประเทศที่พิจารณามีส่วนช่วยในการก่อตัวของโอสปอร์เป็นแหล่งที่มาหลักของการติดเชื้อ (Ulanova et al., 2010; Chmielarz et al., 2014) ประการที่สองมันฝรั่งจำนวนมากที่ผลิตในประเทศเหล่านี้ปลูกในฟาร์มส่วนตัวขนาดเล็กซึ่งมักถูกล้อมรอบไปด้วยป่าไม้หรือสิ่งกีดขวางอื่น ๆ ในการเคลื่อนย้ายวัสดุที่ติดเชื้อได้อย่างเสรี (Chmielarz et al., 2014) ตามกฎแล้วมันฝรั่งที่ปลูกในสภาพเช่นนี้จะไม่ได้รับการบำบัดด้วยสารเคมีและการเลือกพันธุ์จะขึ้นอยู่กับความต้านทานโรคใบไหม้ในช่วงปลายนั่นคือ ไม่มีแรงกดดันในการคัดเลือกสำหรับความก้าวร้าวและความต้านทานต่อ metalaxyl ซึ่งกีดกันจีโนไทป์ที่ดื้อยาเช่น 13_A2 ซึ่งมีข้อได้เปรียบเหนือจีโนไทป์อื่น ๆ (Chmielarz et al., 2014) ในที่สุดเนื่องจากที่ดินมีขนาดเล็กเจ้าของจึงมักไม่ฝึกปลูกพืชหมุนเวียนปลูกมันฝรั่งในที่เดิมเป็นเวลาหลายปีซึ่งก่อให้เกิดการสะสมของหัวเชื้อที่มีความหลากหลายทางพันธุกรรม (Runno-Paurson et al., 2016; Elansky, 2015; Elansky et al. ., 2015).
เอเชีย
จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้โครงสร้างของประชากร P. infestans ในเอเชียยังไม่ค่อยเข้าใจ เป็นที่ทราบกันดีว่าส่วนใหญ่แสดงด้วยเส้นโคลนและผลของการรวมตัวกันทางเพศต่อการเกิดจีโนไทป์ใหม่นั้นมีน้อยมาก ตัวอย่างเช่นในปี 1997-1998 ในแถบเอเชียของรัสเซีย (ไซบีเรียและตะวันออกไกล) ประชากรของเชื้อโรคถูกแสดงโดยจีโนไทป์เพียงสามชนิดที่มีความเด่นของจีโนไทป์ SIB-1 (Elansky et al., 2001) การปรากฏตัวของสายพันธุ์ของเชื้อโรคในโคลนได้แสดงให้เห็นในประเทศต่างๆเช่นจีนญี่ปุ่นเกาหลีฟิลิปปินส์และไต้หวัน (Koh et al., 1994; Chen et al., 2009) สายโคลน US-1 ซึ่งมีอำนาจเหนือดินแดนส่วนใหญ่ของเอเชียในช่วงปลายยุค 90 - ต้นปี 2000 เกือบทุกที่เริ่มถูกแทนที่ด้วยจีโนไทป์อื่น ๆ ซึ่งในทางกลับกันก็ทำให้เกิดสิ่งใหม่ ๆ ในกรณีส่วนใหญ่การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างและองค์ประกอบของประชากรในประเทศในเอเชียมีความเกี่ยวข้องกับการย้ายถิ่นของจีโนไทป์ใหม่จากภายนอก ดังนั้นในญี่ปุ่นยกเว้นจีโนไทป์ JP-3 จีโนไทป์ของญี่ปุ่นอื่น ๆ ทั้งหมดที่ปรากฏหลังจาก US-1 (JP-1, JP-2, JP-3) มีแหล่งกำเนิดภายนอกที่พิสูจน์แล้วมากหรือน้อย (Akino et al., 2011) ... ในประเทศจีนปัจจุบันมีประชากรเชื้อโรคหลัก 2010 ชนิดที่มีการแบ่งทางภูมิศาสตร์ที่ชัดเจน ไม่มีการไหลของยีนหรืออ่อนแอมากระหว่างประชากรเหล่านี้ (Guo et al., 2013; Li et al., 13b) Genotype 2_A2005 ปรากฏในดินแดนของจีนในมณฑลทางใต้ (ยูนนานและเสฉวน) ในปี 2007-2012 และในปี 1014-2013 ยังมีให้เห็นทางตะวันออกเฉียงเหนือของประเทศ (Li et al., 13b) ในอินเดียคาดว่า 2_A2015 จะปรากฏในเวลาเดียวกันกับในประเทศจีนโดยส่วนใหญ่จะมีมันฝรั่งติดเชื้อ (Chowdappa et al., 2009) และในปี 2010-2014 ทำให้เกิดโรค epiphytotic ที่ร้ายแรงของโรคใบไหม้ในมะเขือเทศทางตอนใต้ของประเทศหลังจากนั้นก็แพร่กระจายไปยังมันฝรั่งและในปี 2016 เกิดการระบาดของโรคใบไหม้ในเบงกอลตะวันตกในช่วงปลายซึ่งนำไปสู่ความพินาศและการฆ่าตัวตายของเกษตรกรในพื้นที่จำนวนมาก (Fry, XNUMX)
แอฟริกา
จนถึงปี 2008-2010 ยังไม่มีการศึกษาอย่างเป็นระบบของเชื้อ P. infestans ในประเทศแอฟริกา ในขณะนี้ประชากรในแอฟริกาของ P. infestans สามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่มและการแบ่งนี้มีความเกี่ยวข้องอย่างชัดเจนกับการนำเข้าเมล็ดมันฝรั่งจากยุโรป
ในแอฟริกาเหนือซึ่งนำเข้ามันฝรั่งเมล็ดจากยุโรปอย่างแข็งขันประเภทการผสมพันธุ์ A2 มีการนำเสนออย่างกว้างขวางในเกือบทุกภูมิภาคซึ่งให้ความเป็นไปได้ทางทฤษฎีของการเกิดจีโนไทป์ใหม่อันเป็นผลมาจากการรวมตัวกันทางเพศ (Corbière et al., 2010; Rekad et al., 2017) นอกจากนี้ในแอลจีเรียการปรากฏตัวของจีโนไทป์ 13_A2, 2_A1 และ 23_A1 ได้รับการสังเกตด้วยความโดดเด่นที่เด่นชัดของกลุ่มแรกรวมทั้งการลดลงทีละน้อยในสัดส่วนของจีโนไทป์ที่ไม่ซ้ำกันเพื่อให้หายไปอย่างสมบูรณ์ (Rekad et al., 2017) ตรงกันข้ามกับภูมิภาคอื่น ๆ ในตูนิเซีย (ยกเว้นทางตะวันออกเฉียงเหนือของประเทศ) ประชากรของเชื้อโรคส่วนใหญ่แสดงโดยประเภทการผสมพันธุ์ A1 (Harbaoui et al., 2014)
สายโคลน NA-01 มีความโดดเด่นที่นี่ โดยทั่วไปสัดส่วนของ clonal line ในประชากรมีเพียง 43% เท่านั้น ในแอฟริกาตะวันออกและตอนใต้ซึ่งปริมาณการนำเข้าเมล็ดมีน้อยมาก (Fry et al., 2009) P. infestans มีสายพันธุ์ A1 เพียงสองเส้นเท่านั้นคือ US-1 และ KE-1 และสายพันธุ์หลังนี้แทนที่มันฝรั่งในอดีตอย่างแข็งขัน ( Pule et al., 2012; Njoroge et al., 2016) จนถึงปัจจุบันจีโนไทป์ทั้งสองนี้มีจำนวนรูปแบบย่อยที่เห็นได้ชัดเจน
ออสเตรเลีย
รายงานฉบับแรกเกี่ยวกับโรคใบไหม้ในมันฝรั่งในออสเตรเลียในช่วงปลายปี 1907 และ epiphytotia ครั้งแรกซึ่งน่าจะเกิดจากฝนตกหนักในช่วงฤดูร้อนเกิดขึ้นในปี 1909-1911 (Drenth et al., 2002). อย่างไรก็ตามโดยทั่วไปแล้วโรคระบาดในช่วงปลายไม่มีความสำคัญทางเศรษฐกิจสำหรับประเทศ การระบาดเป็นระยะ ๆ ของโรคใบไหม้ในช่วงปลายซึ่งเกิดจากสภาพอากาศที่มีความชื้นสูงไม่ได้เกิดขึ้นบ่อยกว่าหนึ่งครั้งในทุกๆ 5-7 ปีและส่วนใหญ่เกิดขึ้นในภาคเหนือของรัฐแทสเมเนียและวิกตอเรียตอนกลาง ในส่วนที่เกี่ยวข้องกับข้างต้นสิ่งพิมพ์ที่อุทิศให้กับการศึกษาโครงสร้างของประชากรชาวออสเตรเลียของ P. infestans แทบจะไม่มีอยู่เลย ข้อมูลล่าสุดที่มีอยู่คือตั้งแต่ปี พ.ศ. 1998-2000 (Drenth et al., 2002). ตามที่ผู้เขียนระบุว่าประชากรในรัฐวิกตอเรียเป็นเชื้อสายโคลน US-1.3 ซึ่งยืนยันทางอ้อมถึงการอพยพของจีโนไทป์นี้จากสหรัฐอเมริกา ตัวอย่างของแทสเมเนียนถูกจัดประเภทเป็น AU-3 ซึ่งแตกต่างจากจีโนไทป์ที่มีอยู่ในเวลานั้นในส่วนอื่น ๆ ของโลก
คุณสมบัติของการพัฒนาของโรคใบไหม้ในรัสเซีย
ในยุโรปการติดเชื้อที่เกิดขึ้นกับหัวเมล็ดที่เป็นโรคต้นโอสปอร์ที่ผ่านฤดูหนาวในดินเช่นเดียวกับ zoosporangia ที่มาจากลมจากพืชที่ปลูกจากหัวที่มีอุณหภูมิสูงเกินในไร่ของปีที่แล้ว (พืช "อาสาสมัคร") หรือบนกองที่คัดออก บุ๊คมาร์คสำหรับเก็บหัว ในจำนวนนี้พืชที่ปลูกบนกองหัวที่ทิ้งแล้วถือเป็นแหล่งติดเชื้อที่อันตรายที่สุด ที่นั่นจำนวนหัวที่แตกหน่อมักมีความสำคัญและสามารถเคลื่อนย้าย zoosporangia ไปได้ในระยะทางไกล แหล่งที่มาที่เหลือ (oospores พืช "อาสาสมัคร") ไม่เป็นอันตรายเพราะ ไม่ใช่เรื่องปกติที่จะปลูกพืชในพื้นที่เดียวกันบ่อยกว่าหนึ่งครั้งทุกๆ 3-4 ปี การติดเชื้อจากหัวเมล็ดที่เป็นโรคยังมีน้อยเนื่องจากระบบการควบคุมคุณภาพเมล็ดพันธุ์ที่ดี
โดยทั่วไปปริมาณหัวเชื้อในประชากรยุโรปมี จำกัด ดังนั้นการเพิ่มขึ้นของการแพร่ระบาดจึงค่อนข้างช้าและสามารถควบคุมได้สำเร็จโดยใช้การเตรียมสารเคมีฆ่าเชื้อรา ภารกิจหลักในสภาพยุโรปคือการต่อสู้กับการติดเชื้อในระยะที่การกระจายตัวของ zoosporangia จากพืชที่ได้รับผลกระทบเริ่มต้นขึ้น
ในรัสเซียสถานการณ์แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง มันฝรั่งและมะเขือเทศส่วนใหญ่ปลูกในสวนส่วนตัวขนาดเล็ก มาตรการป้องกันไม่ได้ดำเนินการใด ๆ เลยหรือการรักษาด้วยการฆ่าเชื้อราจะดำเนินการในจำนวนที่ไม่เพียงพอและเริ่มต้นหลังจากการปรากฏตัวของโรคใบไหม้ในช่วงปลายยอด เป็นผลให้สวนผักส่วนตัวทำหน้าที่เป็นแหล่งแพร่เชื้อหลักจากการที่ zoosporangia ถูกพัดพาโดยลมไปสู่การปลูกในเชิงพาณิชย์ สิ่งนี้ได้รับการยืนยันจากการสังเกตโดยตรงของเราในมอสโก, Bryansk, Kostroma, ภูมิภาค Ryazan: พบความเสียหายต่อพืชในสวนส่วนตัวก่อนที่จะเริ่มการบำบัดด้วยสารฆ่าเชื้อราในการปลูกเชิงพาณิชย์ ต่อจากนั้นการแพร่ระบาดในพื้นที่ขนาดใหญ่จะถูกยับยั้งโดยการใช้ยาฆ่าเชื้อราในขณะที่ในสวนส่วนตัวมีการพัฒนาอย่างรวดเร็วของโรคใบไหม้ในช่วงปลาย
ในกรณีของการปลูกพืชเชิงพาณิชย์ที่ไม่ถูกต้องหรือ "งบประมาณ" จุดโฟกัสของโรคใบไหม้จะปรากฏในทุ่งนา ต่อมาพวกเขากำลังพัฒนาอย่างต่อเนื่องครอบคลุมพื้นที่ที่ใหญ่กว่าเดิม (Elansky, 2015) การติดเชื้อในสวนส่วนตัวมีผลกระทบอย่างมากต่อการแพร่ระบาดในสาขาการค้า ในภูมิภาคที่ปลูกมันฝรั่งทั้งหมดของรัสเซียพื้นที่ที่มันฝรั่งครอบครองในสวนส่วนตัวนั้นใหญ่กว่าพื้นที่ทั้งหมดของผู้ผลิตรายใหญ่หลายเท่า ในสภาพแวดล้อมเช่นนี้สวนผักส่วนตัวสามารถถูกมองว่าเป็นแหล่งข้อมูลหัวเชื้อทั่วโลกสำหรับพื้นที่เชิงพาณิชย์ มาลองระบุคุณสมบัติที่เป็นลักษณะของสายพันธุ์จีโนไทป์ในสวนส่วนตัว
การปลูกมันฝรั่งแบบไม่ใช้เมล็ดพันธุ์และการกักกันพืชมันฝรั่งเมล็ดพันธุ์มะเขือเทศที่ได้จากผู้ผลิตต่างประเทศที่น่าสงสัยการปลูกมันฝรั่งและมะเขือเทศในระยะยาวในพื้นที่เดียวกันการรักษาด้วยยาฆ่าเชื้อราที่ไม่เหมาะสมหรือการขาดสารเคมีอย่างสมบูรณ์ทำให้เกิด epiphytoties ที่รุนแรงในภาคเอกชนซึ่งเป็นผลมาจากการที่ฟรี การผสมข้ามพันธุ์และการก่อตัวของโอสปอร์ในสวนส่วนตัว เป็นผลให้มีการสังเกตความหลากหลายทางพันธุกรรมของเชื้อโรคที่สูงมากเมื่อเกือบทุกสายพันธุ์มีลักษณะเฉพาะในจีโนไทป์ (Elansky et al., 2001, 2015) การปลูกมันฝรั่งเมล็ดจากต้นกำเนิดทางพันธุกรรมต่างๆทำให้ไม่น่าเป็นไปได้ที่สายโคลนที่เชี่ยวชาญในการโจมตีความหลากหลายโดยเฉพาะจะเกิดขึ้น สายพันธุ์ที่เลือกในกรณีนี้มีความโดดเด่นด้วยความเก่งกาจเมื่อเทียบกับพันธุ์ที่ได้รับผลกระทบส่วนใหญ่มียีนที่มีความรุนแรงใกล้เคียงกับจำนวนสูงสุด สิ่งนี้แตกต่างอย่างมากจากระบบ "โคลนนิ่ง" โดยทั่วไปสำหรับวิสาหกิจการเกษตรขนาดใหญ่ที่มีระบบการป้องกันโรคใบไหม้อย่างถูกต้อง "เส้นโคลน" (เมื่อทุกสายพันธุ์ของเชื้อโรคใบไหม้ในภาคสนามถูกแสดงโดยจีโนไทป์อย่างน้อยหนึ่งชนิด) แพร่หลายในประเทศที่มีการปลูกมันฝรั่งโดยฟาร์มขนาดใหญ่เท่านั้น: สหรัฐอเมริกาเนเธอร์แลนด์เดนมาร์ก ฯลฯ ในอังกฤษไอร์แลนด์โปแลนด์ซึ่งเป็นที่ตั้งของครัวเรือน การปลูกมันฝรั่งยังมีความหลากหลายทางพันธุกรรมที่สูงขึ้นในสวนส่วนตัว ในตอนท้ายของศตวรรษที่ 20 "เส้นโคลน" แพร่หลายในแถบเอเชียและตะวันออกไกลของรัสเซีย (Elansky et al., 2001) ซึ่งเห็นได้ชัดว่าเกิดจากการใช้มันฝรั่งพันธุ์เดียวกันในการปลูกโดยเฉพาะ เมื่อเร็ว ๆ นี้สถานการณ์ในภูมิภาคเหล่านี้ก็เริ่มเปลี่ยนแปลงไปสู่การเพิ่มขึ้นของความหลากหลายทางพันธุกรรมของประชากร
การขาดการรักษาอย่างเข้มข้นด้วยการเตรียมสารฆ่าเชื้อรามีผลโดยตรงอีกอย่างหนึ่งคือไม่มีการสะสมของสายพันธุ์ดื้อยาในสวน อันที่จริงผลของเราแสดงให้เห็นว่าสายพันธุ์ที่ทนต่อเมทัลแลกซิลนั้นพบได้น้อยกว่าในสวนส่วนตัวมากกว่าการปลูกในเชิงพาณิชย์
ความใกล้ชิดของการปลูกมันฝรั่งและมะเขือเทศซึ่งเป็นเรื่องปกติสำหรับสวนส่วนตัวทำให้เกิดการอพยพของสายพันธุ์ระหว่างพืชเหล่านี้ซึ่งเป็นผลมาจากในช่วงทศวรรษที่ผ่านมาในบรรดาสายพันธุ์ที่แยกได้จากมันฝรั่งสัดส่วนของสายพันธุ์ที่มียีนในการต้านทานต่อมะเขือเทศเชอร์รี่พันธุ์ต่างๆ (T1) ซึ่งก่อนหน้านี้มีลักษณะเฉพาะสำหรับ " มะเขือเทศ "สายพันธุ์. สายพันธุ์ที่มียีน T1 ส่วนใหญ่มีความก้าวร้าวสูงต่อทั้งมันฝรั่งและมะเขือเทศ
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาโรคใบไหม้ของมะเขือเทศในช่วงปลายเริ่มปรากฏในหลายกรณีเร็วกว่ามันฝรั่ง ต้นกล้ามะเขือเทศสามารถถูกทำลายโดยต้นโอสปอร์ในดินหรือต้นโอสปอร์ที่มีอยู่ในเมล็ดมะเขือเทศหรือเกาะติดอยู่ (Rubin et al., 2001) ในช่วง 15 ปีที่ผ่านมาเมล็ดพันธุ์บรรจุหีบห่อราคาไม่แพงจำนวนมากซึ่งส่วนใหญ่นำเข้าได้ปรากฏในร้านค้าและผู้ผลิตรายย่อยส่วนใหญ่เปลี่ยนมาใช้เมล็ดพันธุ์เหล่านี้ เมล็ดอาจมีสายพันธุ์ที่มีจีโนไทป์ตามภูมิภาคของการเพาะปลูก ในอนาคตจีโนไทป์เหล่านี้จะรวมอยู่ในกระบวนการทางเพศในสวนส่วนตัวซึ่งนำไปสู่การเกิดจีโนไทป์ใหม่ทั้งหมด
ดังนั้นจึงสามารถระบุได้ว่าสวนผักส่วนตัวเป็น "หม้อหลอม" ระดับโลกซึ่งจากการแลกเปลี่ยนสารพันธุกรรมจีโนไทป์ที่มีอยู่จึงได้รับการประมวลผลและเกิดขึ้นใหม่ทั้งหมด ยิ่งไปกว่านั้นการคัดเลือกของพวกเขาเกิดขึ้นในสภาพที่แตกต่างจากที่สร้างขึ้นสำหรับมันฝรั่งในฟาร์มขนาดใหญ่: การไม่มีการกดฆ่าเชื้อราความสม่ำเสมอของพันธุ์พืชความโดดเด่นของพืชที่ได้รับผลกระทบจากการติดเชื้อไวรัสและแบคทีเรียในรูปแบบต่างๆความใกล้ชิดกับมะเขือเทศและป่ากลางคืนการผสมข้ามพันธุ์และการสร้างโอสปอร์ความเป็นไปได้ เพื่อให้ oospores เป็นแหล่งแพร่เชื้อในปีหน้า
ทั้งหมดนี้นำไปสู่ความหลากหลายทางพันธุกรรมของประชากรหลังบ้านที่สูงมาก ภายใต้สภาวะ epiphytotic โรคใบไหม้ระยะปลายแพร่กระจายอย่างรวดเร็วในสวนผักและมีการปล่อยสปอร์จำนวนมากซึ่งบินไปยังพื้นที่เพาะปลูกเชิงพาณิชย์ในบริเวณใกล้เคียง อย่างไรก็ตามเมื่อเข้าสู่สาขาการค้าด้วยระบบเทคโนโลยีการเกษตรและการป้องกันสารเคมีที่ถูกต้องสปอร์ที่มาถึงแทบไม่มีโอกาสที่จะเริ่มต้น epiphytotics ในสนามซึ่งเป็นผลมาจากไม่มีสายโคลนที่ทนต่อสารฆ่าเชื้อราและมีความเชี่ยวชาญในพันธุ์ที่ปลูก
แหล่งที่มาของหัวเชื้อหลักอีกแหล่งหนึ่งอาจเป็นหัวที่เป็นโรคติดอยู่ในต้นกล้าทางการค้า ตามกฎแล้วหัวเหล่านี้เติบโตในสาขาที่มีเทคโนโลยีการเกษตรที่ดีและการป้องกันสารเคมีอย่างเข้มข้น จีโนไทป์ของไอโซเลทที่มีผลต่อหัวถูกปรับให้เข้ากับการพัฒนาพันธุ์ของมันเอง สายพันธุ์เหล่านี้มีอันตรายต่อการปลูกในเชิงพาณิชย์มากกว่าหัวเชื้อที่มาจากสวนส่วนตัว ผลการศึกษาของเรายังสนับสนุนสมมติฐานนี้ ประชากรที่แยกได้จากทุ่งนาขนาดใหญ่ที่มีการป้องกันสารเคมีอย่างเหมาะสมและเทคโนโลยีการเกษตรที่ดีไม่มีความหลากหลายทางพันธุกรรมสูง บ่อยครั้งที่เป็นเส้นโคลนหลายเส้นที่มีความก้าวร้าว
สายพันธุ์จากวัสดุเมล็ดเชิงพาณิชย์สามารถป้อนประชากรในสวนผักและมีส่วนร่วมในกระบวนการที่เกิดขึ้น อย่างไรก็ตามในสวนผักความสามารถในการแข่งขันของพวกมันจะต่ำกว่าในเชิงพาณิชย์มากและในไม่ช้าพวกมันจะหยุดอยู่ในรูปแบบของโคลน แต่ยีนของพวกมันสามารถใช้ในประชากร "สวน" ได้
การติดเชื้อที่พัฒนาบนพืช "อาสาสมัคร" และบนกองของหัวที่คัดแล้วในระหว่างการเก็บเกี่ยวนั้นไม่เกี่ยวข้องกับรัสเซียเพราะ ในพื้นที่ปลูกมันฝรั่งหลักของรัสเซียจะสังเกตเห็นการแช่แข็งของดินในฤดูหนาวที่ลึกและพืชจากหัวที่มีฤดูหนาวในดินไม่ค่อยพัฒนา ยิ่งไปกว่านั้นจากการทดลองของเราแสดงให้เห็นว่าเชื้อโรคที่เป็นโรคใบไหม้ในช่วงปลายไม่สามารถอยู่รอดได้ที่อุณหภูมิติดลบแม้ในหัวที่ยังคงมีชีวิตอยู่ ในเขตแห้งแล้งซึ่งมีการฝึกฝนการปลูกมันฝรั่งในช่วงต้นโรคใบไหม้ในช่วงปลายค่อนข้างหายากเนื่องจากเป็นฤดูปลูกที่แห้งและร้อน
ดังนั้นในปัจจุบันเรากำลังสังเกตการแบ่งกลุ่มประชากร P. infestans ออกเป็นประชากร "ทุ่ง" และ "สวน" อย่างไรก็ตามในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมามีการสังเกตกระบวนการที่นำไปสู่การบรรจบกันและการตีความจีโนไทป์จากประชากรเหล่านี้
ในบรรดาผู้ผลิตรายย่อยสามารถสังเกตได้ถึงการเพิ่มขึ้นของการรู้หนังสือของผู้ผลิตรายย่อยการเกิดมันฝรั่งเมล็ดขนาดเล็กราคาไม่แพงการเตรียมสารฆ่าเชื้อราในหีบห่อขนาดเล็กและการสูญเสียความกลัวเรื่อง "เคมี" โดยประชากร
สถานการณ์เกิดขึ้นเมื่อซัพพลายเออร์รายหนึ่งมีกิจกรรมที่หนักหน่วงทำให้ทั้งหมู่บ้านได้รับการปลูกด้วยหัวเมล็ดพันธุ์เดียวกันและมียากำจัดศัตรูพืชชนิดเดียวกันห่อเล็ก ๆ สามารถสันนิษฐานได้ว่ามันฝรั่งพันธุ์เดียวกันจะพบได้ในพื้นที่เพาะปลูกเชิงพาณิชย์ในบริเวณใกล้เคียง
ในทางกลับกัน บริษัท ค้ายาฆ่าแมลงบางแห่งกำลังส่งเสริมแผนการบำบัดสารเคมีแบบ "งบประมาณ" ในกรณีนี้จำนวนการรักษาที่แนะนำจะถูกประเมินต่ำเกินไปและมีการเสนอยาฆ่าเชื้อราที่ถูกที่สุดและไม่ได้เน้นที่การป้องกันการเกิดโรคใบไหม้ในช่วงปลายจนถึงการตัดยอด แต่ใน epiphytoty ล่าช้าเพื่อเพิ่มผลผลิต แผนการดังกล่าวมีเหตุผลทางเศรษฐกิจเมื่อปลูกมันฝรั่งจากวัสดุเมล็ดคุณภาพต่ำโดยหลักการแล้วไม่มีคำถามว่าจะได้รับผลผลิตสูง อย่างไรก็ตามในกรณีนี้ตรงกันข้ามกับประชากรในสวนพื้นหลังทางพันธุกรรมที่ปรับระดับของมันฝรั่งมีส่วนช่วยในการเลือกเผ่าพันธุ์ทางสรีรวิทยาที่เฉพาะเจาะจงซึ่งเป็นอันตรายมากสำหรับพันธุ์นี้
โดยทั่วไปแล้วแนวโน้มการบรรจบกันของวิธีการผลิตมันฝรั่งแบบ "สวน" และ "ภาคสนาม" ดูเหมือนจะค่อนข้างอันตรายสำหรับเรา เพื่อป้องกันผลกระทบเชิงลบทั้งในบ้านและภาคการค้าจำเป็นต้องควบคุมทั้งการแบ่งประเภทของมันฝรั่งเมล็ดและกลุ่มของสารฆ่าเชื้อราที่เสนอให้กับเจ้าของส่วนตัวในบรรจุภัณฑ์ขนาดเล็กรวมถึงการติดตามแผนการป้องกันมันฝรั่งและการใช้สารฆ่าเชื้อราในภาคการค้า
ในพื้นที่ของภาคเอกชนมีการพัฒนาอย่างเข้มข้นไม่เพียง แต่โรคใบไหม้ในช่วงปลาย แต่ยังรวมถึง Alternaria ด้วย เจ้าของที่ดินส่วนบุคคลส่วนใหญ่ไม่ได้ใช้มาตรการพิเศษเพื่อป้องกันอัลเทอเรียเรียโดยใช้การพัฒนาอัลเทอร์เรียเพื่อการเหี่ยวเฉาตามธรรมชาติของใบไม้หรือการพัฒนาของโรคใบไหม้ในช่วงปลาย ดังนั้นด้วยการพัฒนาอัลเทอเรียในพันธุ์ที่อ่อนแอจำนวนมากแปลงครัวเรือนจึงสามารถใช้เป็นแหล่งของหัวเชื้อสำหรับการปลูกในเชิงพาณิชย์ได้
กลไกของความแปรปรวน
กระบวนการกลายพันธุ์
เนื่องจากการเกิดการกลายพันธุ์เป็นกระบวนการสุ่มที่ดำเนินการด้วยความถี่ต่ำการเกิดการกลายพันธุ์ที่สถานที่ใด ๆ จึงขึ้นอยู่กับความถี่ของการกลายพันธุ์ของสถานที่นี้และขนาดของประชากร เมื่อศึกษาความถี่ของการกลายพันธุ์ของสายพันธุ์ P. infestans จำนวนโคโลนีที่ปลูกบนอาหารเลี้ยงเชื้อหลังการรักษาโดยปกติจะถูกกำหนดโดยการกลายพันธุ์ทางเคมีหรือทางกายภาพ ดังที่เห็นได้จากข้อมูลที่แสดงในตารางที่ 8 ความถี่ในการกลายพันธุ์ของสายพันธุ์เดียวกันที่ตำแหน่งที่แตกต่างกันอาจแตกต่างกันไปตามลำดับขนาด ความถี่สูงของการกลายพันธุ์ในความต้านทานต่อ metalaxyl อาจเป็นสาเหตุหนึ่งของการสะสมของสายพันธุ์ที่ต้านทานมันในธรรมชาติ
ความถี่ของการกลายพันธุ์ที่เกิดขึ้นเองหรือเกิดขึ้นโดยคำนวณจากการทดลองในห้องปฏิบัติการไม่สอดคล้องกับกระบวนการที่เกิดขึ้นในประชากรตามธรรมชาติเสมอไปด้วยเหตุผลดังต่อไปนี้:
1. ด้วยนิวเคลียร์แบบอะซิงโครนัสจึงไม่สามารถประมาณความถี่ของการกลายพันธุ์ต่อหนึ่งรุ่นนิวเคลียร์ได้ ดังนั้นการทดลองส่วนใหญ่จึงให้ข้อมูลโดยตรงเกี่ยวกับความถี่ของการกลายพันธุ์โดยไม่แยกความแตกต่างระหว่างเหตุการณ์การกลายพันธุ์สองเหตุการณ์และเหตุการณ์หนึ่งที่เกิดขึ้นหลังจากไมโทซิส
2. การกลายพันธุ์แบบขั้นตอนเดียวมักจะลดความสมดุลของจีโนมดังนั้นควบคู่ไปกับการได้มาซึ่งคุณสมบัติใหม่สมรรถภาพโดยทั่วไปของสิ่งมีชีวิตจะลดลง การกลายพันธุ์ที่ได้จากการทดลองส่วนใหญ่มีความก้าวร้าวลดลงและไม่มีการบันทึกไว้ในประชากรตามธรรมชาติ ดังนั้นค่าสัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์ระหว่างระดับความต้านทานของเชื้อ P. infestans ที่กลายพันธุ์ต่อสารฆ่าเชื้อรา phenylamide และอัตราการเจริญเติบโตในสภาพแวดล้อมเทียมจึงอยู่ที่โดยเฉลี่ย (-0,62) และความต้านทานต่อสารฆ่าเชื้อราและความก้าวร้าวบนใบมันฝรั่ง (-0,65) (Derevyagina et al. , 1993) ซึ่งบ่งบอกถึงความสมบูรณ์ของมนุษย์กลายพันธุ์ที่ต่ำ การกลายพันธุ์ของความต้านทานต่อไดเมทโธมอร์ฟก็มาพร้อมกับความมีชีวิตที่ลดลงอย่างรวดเร็ว (Bagirova et al., 2001)
3. การกลายพันธุ์ที่เกิดขึ้นเองและที่เกิดขึ้นส่วนใหญ่มักเกิดขึ้นซ้ำซากและไม่ปรากฏให้เห็นตามธรรมชาติในการทดลอง แต่เป็นการสำรองความแปรปรวนที่ซ่อนอยู่ในประชากรตามธรรมชาติ สายพันธุ์กลายพันธุ์ที่แยกได้ในการทดลองในห้องปฏิบัติการมีการกลายพันธุ์ที่โดดเด่นหรือกึ่งเด่น (Kulish and Dyakov, 1979) เห็นได้ชัดว่านิวเคลียร์ diploidy อธิบายถึงความพยายามที่ไม่ประสบความสำเร็จในการได้รับสารกลายพันธุ์ภายใต้อิทธิพลของการฉายรังสี UV ซึ่งมีความรุนแรงต่อพันธุ์ที่ดื้อยาก่อนหน้านี้ (McKee, 1969) จากการคำนวณของผู้เขียนการกลายพันธุ์ดังกล่าวอาจเกิดขึ้นได้โดยมีความถี่น้อยกว่า 1: 500000 การเปลี่ยนแปลงของการกลายพันธุ์แบบถอยกลับไปเป็นสถานะ homozygous ที่แสดงออกทางฟีโนไทป์อาจเกิดขึ้นได้เนื่องจากการรวมตัวกันทางเพศหรือการไม่มีเพศสัมพันธ์ (ดูด้านล่าง) อย่างไรก็ตามแม้ในกรณีนี้การกลายพันธุ์สามารถถูกปิดบังโดยอัลลีลที่โดดเด่นของนิวเคลียสชนิดไวลด์ในไมซีเลียมซีโนติค (มัลตินิวเคลียส) และฟีโนไทป์คงที่ในระหว่างการก่อตัวของโมโนนิวเคลียสเท่านั้น
ตารางที่ 8. ความถี่ของการกลายพันธุ์ของเชื้อ P. infestans เป็นสารยับยั้งการเจริญเติบโตภายใต้การกระทำของ nitrosomethylurea (Dolgova, Dyakov, 1986; Bagirova et al., 2001)
สารประกอบ | ความถี่ของการกลายพันธุ์ |
ออกซิเตตราซัยคลิน | 6,9 10 x-8 |
Blasticidin S. | 7,2 10 X-8 |
สเตรปโตมัยซิน | 8,3 x10-8 |
ไตรโคเทอซิน | 1,8 10 x-8 |
ไซโคลเฮกซิไมด์ | 2,1 10 x-8 |
Daaconil | <4 x 10-8 |
Dimethomorph | 6,3 10 x-7 |
Metalaxil | 6,9 10 x-6 |
ขนาดของประชากรยังมีส่วนสำคัญในการเกิดการกลายพันธุ์ที่เกิดขึ้นเอง ในประชากรจำนวนมากซึ่งจำนวนเซลล์ N> 1 / a โดยที่ a เป็นอัตราการกลายพันธุ์การกลายพันธุ์จะไม่เป็นปรากฏการณ์แบบสุ่ม (Kvitko, 1974)
การคำนวณแสดงให้เห็นว่าเมื่อมีการระบาดของมันฝรั่งโดยเฉลี่ย (35 จุดต่อต้น) สปอร์ 8x1012 จะถูกสร้างขึ้นทุกวันในหนึ่งเฮกตาร์ (Dyakov และ Suprun, 1984) เห็นได้ชัดว่าประชากรดังกล่าวมีการกลายพันธุ์ทั้งหมดที่อนุญาตโดยประเภทของการแลกเปลี่ยนในแต่ละสถานที่ แม้แต่การกลายพันธุ์ที่หายากซึ่งเกิดขึ้นด้วยความถี่ 10-9 คนนับพันคนจากหลายล้านคนจะได้มาซึ่งอาศัยอยู่บนพื้นที่หนึ่งเฮกตาร์ สำหรับการกลายพันธุ์ที่เกิดขึ้นด้วยความถี่ที่สูงขึ้น (เช่น 10-6) ในประชากรดังกล่าวการกลายพันธุ์ที่จับคู่ต่างๆสามารถเกิดขึ้นได้ทุกวัน (พร้อมกันที่สองตำแหน่ง) เช่น กระบวนการกลายพันธุ์จะแทนที่การรวมตัวกันใหม่
การโยกย้าย
สำหรับ P. infestans รู้จักการย้ายถิ่นสองประเภทหลัก ๆ คือการปิดระยะทาง (ภายในทุ่งมันฝรั่งหรือทุ่งใกล้เคียง) โดยการแพร่กระจาย zoosporangia โดยกระแสอากาศหรือละอองฝนและในระยะทางไกล - ด้วยหัวปลูกหรือผลมะเขือเทศที่ขนส่ง วิธีแรกให้การขยายโฟกัสของโรควิธีที่สอง - การสร้างจุดโฟกัสใหม่ในสถานที่ห่างไกลจากจุดเริ่มต้น
การแพร่กระจายของการติดเชื้อในหัวมะเขือเทศและผลไม้ไม่เพียง แต่ก่อให้เกิดโรคในสถานที่ใหม่ ๆ เท่านั้น แต่ยังเป็นสาเหตุหลักของความหลากหลายทางพันธุกรรมในประชากรอีกด้วย ในภูมิภาคมอสโกมีการปลูกมันฝรั่งซึ่งนำมาจากภูมิภาคต่างๆของรัสเซียและยุโรปตะวันตก ผลมะเขือเทศนำมาจากพื้นที่ทางตอนใต้ของรัสเซีย (ภูมิภาค Astrakhan, ภูมิภาค Krasnodar, North Caucasus) เมล็ดมะเขือเทศซึ่งสามารถใช้เป็นแหล่งที่มาของการติดเชื้อได้เช่นกัน (Rubin et al., 2001) นำเข้าจากพื้นที่ทางตอนใต้ของรัสเซียจีนประเทศในยุโรปและประเทศอื่น ๆ
จากการคำนวณของ E. Mayr (1974) การเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมของประชากรในท้องถิ่นที่เกิดจากการกลายพันธุ์มักไม่ค่อยเกิน 10-5 ต่อสถานที่ในขณะที่ในประชากรเปิดการแลกเปลี่ยนเนื่องจากการไหลเวียนของยีนอย่างน้อย 10-3 - 10-4
การอพยพในหัวที่ติดเชื้อมีส่วนรับผิดชอบต่อการเข้ามาของเชื้อ P. infestans ในยุโรปซึ่งแพร่กระจายไปยังทุกภูมิภาคของโลกที่มีการปลูกมันฝรั่ง ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของประชากรที่ร้ายแรงที่สุด การทำลายมันฝรั่งในช่วงปลายปรากฏในดินแดนของจักรวรรดิรัสเซียเกือบจะพร้อม ๆ กันกับการปรากฏตัวในยุโรปตะวันตก
เนื่องจากโรคนี้ถูกพบครั้งแรกในปี 1846-1847 ในรัฐบอลติกและในปีต่อ ๆ มาแพร่ระบาดในเบลารุสและพื้นที่ทางตะวันตกเฉียงเหนือของรัสเซียต้นกำเนิดในยุโรปตะวันตกจึงชัดเจน แหล่งแรกของความพินาศในช่วงปลายในโลกเก่าไม่ชัดเจนนัก สมมติฐานที่พัฒนาโดย Fry et al. (Fry et al., 1992; Fry, Goodwin, 1995, Goodwin et al., 1994) ชี้ให้เห็นว่าปรสิตมาจากเม็กซิโกไปยังอเมริกาเหนือเป็นครั้งแรกซึ่งแพร่กระจายผ่านพืชผลจากนั้นจึงถูกขนส่งไปยังยุโรปตะวันตก (รูปที่ 7)
อันเป็นผลมาจากการล่องลอยซ้ำ ๆ (ผลสองเท่าของ "คอขวด") โคลนเดี่ยวได้ไปยุโรปซึ่งทำให้เกิดการแพร่ระบาดไปทั่วดินแดนทั้งหมดของโลกเก่าที่ปลูกมันฝรั่ง ในฐานะที่เป็นหลักฐานสำหรับสมมติฐานนี้ผู้เขียนอ้างถึงประการแรกการเกิดขึ้นอย่างแพร่หลายของการผสมพันธุ์เพียงชนิดเดียว (A1) และประการที่สองความเป็นเนื้อเดียวกันของจีโนไทป์ของสายพันธุ์ที่ศึกษาจากภูมิภาคต่างๆ (ทั้งหมดนี้ขึ้นอยู่กับเครื่องหมายโมเลกุล ได้แก่ 2 isozyme loci รูปแบบลายนิ้วมือดีเอ็นเอและ โครงสร้างของไมโตคอนเดรียดีเอ็นเอเหมือนกันและสอดคล้องกับโคลน US-1 ที่อธิบายไว้ในสหรัฐอเมริกา) อย่างไรก็ตามข้อมูลบางส่วนทำให้เกิดข้อสงสัยเกี่ยวกับบทบัญญัติบางประการของสมมติฐานที่ระบุไว้เป็นอย่างน้อย การวิเคราะห์ดีเอ็นเอไมโตคอนเดรียของ P. infestans ที่แยกได้จากตัวอย่างมันฝรั่งสมุนไพรที่ติดเชื้อในช่วง epiphytotic แรกในทศวรรษที่ 40 แสดงให้เห็นว่าโครงสร้างของ mitochondrial DNA แตกต่างจากโคลน US-1 ซึ่งเป็นอย่างน้อย ไม่ใช่แหล่งเดียวของการติดเชื้อในยุโรป (Ristaino et al, 2001)
สถานการณ์การทำลายล้างในช่วงปลายเลวร้ายลงอีกครั้งในทศวรรษที่ 80 ของศตวรรษที่ XX เกิดการเปลี่ยนแปลงต่อไปนี้:
1) ความก้าวร้าวโดยเฉลี่ยของประชากรเพิ่มขึ้นซึ่งนำไปสู่การแพร่กระจายอย่างกว้างขวางของรูปแบบที่เป็นอันตรายที่สุดของโรคใบไหม้ตอนปลาย - ความพ่ายแพ้ของก้านใบและลำต้น
2) มีการเปลี่ยนแปลงในช่วงเวลาของการทำลายมันฝรั่งในช่วงปลายเดือน - ตั้งแต่ปลายเดือนกรกฎาคมถึงต้นเดือนกรกฎาคมและถึงปลายเดือนมิถุนายน
3) ประเภทการผสมพันธุ์ A2 ซึ่งก่อนหน้านี้ไม่มีอยู่ในโลกเก่าได้กลายเป็นที่แพร่หลาย
การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวเกิดขึ้นก่อนหน้านี้ด้วยเหตุการณ์สองเหตุการณ์: การใช้ยาฆ่าเชื้อราชนิดใหม่ metalaxyl (Schwinn และ Staub, 1980) และการเกิดขึ้นของเม็กซิโกในฐานะผู้ส่งออกมันฝรั่งระดับโลก (Niederhauser, 1993) ด้วยเหตุนี้จึงมีการหยิบยกเหตุผลสองประการสำหรับการเปลี่ยนแปลงของประชากร - การเปลี่ยนประเภทการผสมพันธุ์ภายใต้อิทธิพลของ metalaxyl (Ko, 1994) และการเปิดตัวสายพันธุ์ใหม่ที่มีหัวที่ติดเชื้อจากเม็กซิโก (Fry and Goodwin, 1995) แม้ว่า Ko จะได้รับการแลกเปลี่ยนระหว่างประเภทการผสมพันธุ์ภายใต้อิทธิพลของ metalaxyl แต่ยังรวมถึงงานที่ดำเนินการในห้องปฏิบัติการของมหาวิทยาลัยแห่งรัฐมอสโกด้วย (Savenkova, Chherepennicova-Anikina, 2002) สมมติฐานที่สองเป็นที่ต้องการ นอกเหนือจากการปรากฏตัวของการผสมพันธุ์แบบที่สองแล้วการเปลี่ยนแปลงที่ร้ายแรงเกิดขึ้นในจีโนไทป์ของสายพันธุ์ Russian P. infestans รวมถึงยีนที่เป็นกลาง (isozyme และ RFLP loci) รวมถึงโครงสร้างของไมโตคอนเดรียดีเอ็นเอ ความซับซ้อนของการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ไม่สามารถอธิบายได้ด้วยการกระทำของ metalaxyl แต่มีการนำเข้าสายพันธุ์ใหม่จากเม็กซิโกจำนวนมากซึ่งมีความก้าวร้าวมากขึ้น (Kato et al., 1997) แทนที่สายพันธุ์เก่า (US-1) กลายเป็นกลุ่มที่มีอิทธิพลเหนือประชากร การเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของประชากรยุโรปเกิดขึ้นในช่วงเวลาสั้น ๆ - ตั้งแต่ปี 1980 ถึง 1985 (Fry et al., 1992) ในดินแดนของสหภาพโซเวียตในอดีตมีการพบ“ สายพันธุ์ใหม่” ในคอลเลคชันจากเอสโตเนียในปี 1985 ซึ่งเร็วกว่าในโปแลนด์และเยอรมนี (Goodwin et al., 1994) ครั้งสุดท้าย "สายพันธุ์เก่า US-1" ในรัสเซียถูกแยกออกจากมะเขือเทศที่ติดเชื้อในภูมิภาคมอสโกเมื่อปี 1993 (Dolgova et al., 1997) นอกจากนี้ในฝรั่งเศสยังพบสายพันธุ์ "เก่า" ในสวนมะเขือเทศจนถึงต้นยุค 90 นั่นคือหลังจากที่พวกมันหายไปนานในมันฝรั่ง (Leberton and Andrivon, 1998) การเปลี่ยนแปลงของสายพันธุ์ P. infestans ส่งผลกระทบต่อลักษณะหลายอย่างรวมถึงความสำคัญในทางปฏิบัติและเพิ่มความเป็นอันตรายของโรคใบไหม้ในช่วงปลาย
การรวมตัวกันทางเพศ
เพื่อให้การรวมตัวกันทางเพศมีส่วนทำให้เกิดความแปรปรวนประการแรกต้องมีการผสมพันธุ์สองประเภทในประชากรในอัตราส่วนใกล้เคียงกับ 1: 1 และประการที่สองความแปรปรวนของประชากรเริ่มต้น
อัตราส่วนของประเภทการผสมพันธุ์จะแตกต่างกันอย่างมากในประชากรที่แตกต่างกันและแม้ในปีที่แตกต่างกันในประชากรเดียว (ตารางที่ 9,10, 90) ไม่ทราบสาเหตุของการเปลี่ยนแปลงความถี่ของประเภทการผสมพันธุ์ในประชากร (เช่นในรัสเซียหรือในอิสราเอลในช่วงต้นทศวรรษที่ 2002 ของศตวรรษที่แล้ว) อย่างรุนแรง แต่เชื่อว่าเกิดจากการนำโคลนที่มีการแข่งขันสูงขึ้นมาใช้ (Cohen, XNUMX)
ข้อมูลทางอ้อมบางส่วนระบุถึงกระบวนการทางเพศในบางปีและในบางภูมิภาค:
1) การศึกษาประชากรจากภูมิภาคมอสโกพบว่าใน 13 กลุ่มที่มีสัดส่วนของการผสมพันธุ์ A2 น้อยกว่า 10% ความหลากหลายทางพันธุกรรมทั้งหมดที่คำนวณได้สำหรับ isozyme loci 0,08 ตัวเท่ากับ 14 และใน 2 กลุ่มที่มีสัดส่วนของ A30 เกิน 0,15% ความหลากหลายทางพันธุกรรมสูงเป็นสองเท่า (1999) (Elansky et al., XNUMX) ดังนั้นโอกาสในการมีเพศสัมพันธ์ที่สูงขึ้นความหลากหลายทางพันธุกรรมของประชากรก็จะยิ่งมากขึ้น
2) พบความสัมพันธ์ระหว่างอัตราส่วนของชนิดการผสมพันธุ์ในประชากรและความเข้มของการสร้าง oospore ในอิสราเอล (Cohen et al., 1997) และในฮอลแลนด์
(Flier et al., 2004). การศึกษาของเราแสดงให้เห็นว่าในประชากรที่แยกได้ด้วยการผสมพันธุ์แบบ A2 คิดเป็น 62, 17, 9 และ 6% พบว่า oospores ในใบมันฝรั่งที่วิเคราะห์ได้ 78, 50, 30 และ 15% (มี 2 จุดขึ้นไป) ตามลำดับ
ตัวอย่างที่มี 2 จุดหรือมากกว่านั้นมักจะมี oospores มากกว่าตัวอย่างที่มี 1 จุด (32 และ 14% ของตัวอย่างตามลำดับ) (Apryshko et al., 2004)
Oospores พบมากในใบของชั้นกลางและชั้นล่างของต้นมันฝรั่ง (Mytsa et al., 2015; Elansky et al., 2016)
3) ในบางภูมิภาคมีการค้นพบจีโนไทป์ที่ไม่ซ้ำกันซึ่งการเกิดขึ้นนั้นเกี่ยวข้องกับการรวมตัวกันทางเพศ ดังนั้นในโปแลนด์ในปี 1989 และในฝรั่งเศสในปี 1990 สายพันธุ์ homozygous สำหรับกลูโคส -6-
ฟอสเฟตไอโซเมอเรส (GPI 90/90) เนื่องจากก่อนหน้านี้พบ heterozygotes เพียง 10/90 เป็นเวลา 100 ปีความเป็น homozygosity มีสาเหตุมาจากการรวมตัวกันทางเพศ (Sujkowski et al., 1994) ในโคลอมเบีย (สหรัฐอเมริกา) เชื้อที่รวม A2 กับ GPI 100/110 และ A1 กับ GPI 100/100 เป็นเรื่องปกติ แต่เมื่อสิ้นสุดฤดูกาล 1994 (16 สิงหาคมและ 9 กันยายน) สายพันธุ์ที่มีจีโนไทป์แบบรีคอมบิแนนต์ (A1 GPI 100/110 และ A2 GPI 100/100) (Miller et al., 1997)
4) ในประชากรบางส่วนจากโปแลนด์ (Sujkowski et al., 1994) และ North Caucasus (Amatkhanova et al., 2004) การกระจายของ DNA loci ลายนิ้วมือและ allozyme protein loci สอดคล้องกับการกระจาย Hardy-Weinberg ซึ่งบ่งชี้ว่า
เกี่ยวกับส่วนแบ่งที่สูงของการมีส่วนร่วมของการรวมตัวกันทางเพศต่อความแปรปรวนของประชากร ในภูมิภาคอื่น ๆ ของรัสเซียไม่พบความสอดคล้องกับการกระจายตัวของ Hardy-Weinberg ในประชากร แต่มีการแสดงการมีความไม่สมดุลของการเชื่อมโยงซึ่งแสดงถึงความเด่นของการสืบพันธุ์แบบโคลนนิ่ง (Elansky et al., 1999)
5) ความหลากหลายทางพันธุกรรม (GST) ระหว่างสายพันธุ์ที่มีการผสมพันธุ์ต่างกัน (A1 และ A2) ต่ำกว่าระหว่างประชากรที่แตกต่างกัน (Sujkowski et al., 1994) ซึ่งบ่งบอกถึงการข้ามเพศโดยอ้อม
ในขณะเดียวกันการมีส่วนร่วมของการรวมตัวกันทางเพศต่อความหลากหลายของประชากรไม่สามารถทำได้สูงมาก การสนับสนุนนี้คำนวณสำหรับประชากรในภูมิภาคมอสโก (Elansky et al., 1999) จากการคำนวณของ Lewontin (1979)“ recombination ซึ่งสามารถสร้างตัวแปรใหม่จากสองตำแหน่งที่มีความถี่ไม่เกินผลคูณของ heterozygosities จะมีผลก็ต่อเมื่อค่าของ heterozygosity สำหรับอัลลีลทั้งสองสูงอยู่แล้ว”
ด้วยอัตราส่วนของการจับคู่สองประเภทซึ่งเป็นเรื่องปกติสำหรับภูมิภาคมอสโกเท่ากับ 4: 1 ความถี่การรวมตัวใหม่จะเท่ากับ 0,25 ความน่าจะเป็นที่สายพันธุ์ข้ามจะเป็น heterozygous สำหรับสองในสามที่ศึกษา isozygous loci ในประชากรที่ศึกษาคือ 0,01 (2 สายพันธุ์จาก 177) ดังนั้นความน่าจะเป็นของการเกิดเฮเทอโรไซโกตสองครั้งอันเป็นผลมาจากการรวมตัวกันใหม่ไม่ควรเกินผลคูณของมันคูณด้วยความน่าจะเป็นของการข้าม (0,25x0,02x0,02) = 10-4 เช่น recombinants ทางเพศมักจะไม่ตกอยู่ในตัวอย่างของสายพันธุ์ที่ศึกษา การคำนวณเหล่านี้จัดทำขึ้นสำหรับประชากรจากภูมิภาคมอสโกซึ่งมีความแปรปรวนค่อนข้างสูง ในประชากร monomorphic เช่นไซบีเรียกระบวนการทางเพศแม้ว่าจะเกิดขึ้นในประชากรที่แยกจากกันก็ไม่สามารถมีอิทธิพลต่อความหลากหลายทางพันธุกรรมของพวกมันได้
นอกจากนี้เชื้อ P. infestans ยังมีความผิดปกติของโครโมโซมที่พบบ่อยในไมโอซิสซึ่งนำไปสู่การเกิด aneuploidy (Carter et al., 1999) การละเมิดดังกล่าวลดความอุดมสมบูรณ์ของลูกผสม
Parasexual recombination การแปลงยีนแบบไมโทติก
ในการทดลองเกี่ยวกับการต่อสายพันธุ์ P. infestans ที่มีการกลายพันธุ์ในความต้านทานต่อสารยับยั้งการเจริญเติบโตที่แตกต่างกันพบว่าการเกิด misolates ที่ต้านทานต่อสารยับยั้งทั้งสอง (Shattock and Shaw, 1975; Dyakov, Kuzovnikova, 1974; Kulish, Dyakov,
พ.ศ. 1979) สายพันธุ์ที่ต้านทานต่อสารยับยั้งการเจริญเติบโตสองชนิดเกิดขึ้นจากการแตกตัวของไมซีเลียมในเฮเทอโรคาริโอไทเซชันและในกรณีนี้พวกมันถูกแยกออกในระหว่างการสืบพันธุ์โดยโซสปอร์โมโนนิวเคลียร์ (Judelson, Ge Yang, 1998) หรือไม่แยกออกในลูกหลานที่มีลักษณะเป็นโมโนโซสปอร์เนื่องจากพวกมันมี tetraploid (เนื่องจากไอโซเลตเริ่มต้นเป็น diploid) นิวเคลียส (K , 1979). Heterozygous diploids แยกออกจากกันที่ความถี่ต่ำมากเนื่องจาก haploidization การไม่แยกโครโมโซมและการข้ามแบบ mitotic (Poedinok et al., 1982) ความถี่ของกระบวนการเหล่านี้อาจเพิ่มขึ้นได้ด้วยความช่วยเหลือของผลกระทบบางประการต่อไดพลอยด์ที่แตกต่างกัน (ตัวอย่างเช่นการฉายรังสียูวีของสปอร์ที่งอก)
แม้ว่าการก่อตัวของลูกผสมของพืชที่มีความต้านทานสองเท่าจะเกิดขึ้นไม่เพียง แต่ในหลอดทดลองเท่านั้น แต่ยังเกิดขึ้นในหัวมันฝรั่งที่มีส่วนผสมของมิวแทนท์ด้วย (Kulish et al., 1978) แต่ก็ค่อนข้างยากที่จะประเมินบทบาทของการรวมตัวกันของพาราเซ็กชวลในการสร้างจีโนไทป์ใหม่ในประชากร ความถี่ของการสร้างสารคัดแยกเนื่องจากการสร้างฮาพลอยด์การไม่เชื่อมต่อโครโมโซมและการข้ามแบบไมโทติกโดยไม่มีลักษณะพิเศษเป็นเพียงเล็กน้อย (น้อยกว่า 10-3)
การเกิด homozygous segregants ของสายพันธุ์ heterozygous สามารถขึ้นอยู่กับทั้ง mitotic cross over และ mitotic gene conversion ซึ่งใน P. sojae เกิดขึ้นด้วยความถี่ 3 x 10-2 ถึง 5 x 10-5 ต่อโลคัสขึ้นอยู่กับสายพันธุ์ (Chamnanpunt et al. , 2001).
แม้ว่าความถี่ของการเกิด heterokaryons และ heterozygous diploids จะสูงอย่างไม่คาดคิด (ถึงร้อยละสิบ) กระบวนการนี้จะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อมีการเชื่อมต่อวัฒนธรรมที่กลายพันธุ์ที่ได้จากสายพันธุ์เดียวกัน เมื่อใช้สายพันธุ์ที่แตกต่างกันที่แยกได้จากธรรมชาติจะไม่เกิด heterokaryotization (หรือเกิดขึ้นด้วยความถี่ที่ต่ำมาก) เนื่องจากมีความเข้ากันไม่ได้ของพืช (Poedinok และ Dyakov, 1981; Anikina et al., 1997b; Cherepennikova-Anikina et al., 2002) ดังนั้นบทบาทของการรวมตัวกันของพาราเซ็กชวลจึงสามารถลดลงได้เฉพาะการรวมตัวกันใหม่ภายในนิวเคลียสในนิวเคลียสที่แตกต่างกันและการเปลี่ยนยีนแต่ละยีนให้อยู่ในสถานะโฮโมไซกัสโดยไม่มีกระบวนการทางเพศ กระบวนการนี้อาจมีความสำคัญทางระบาดวิทยาในสายพันธุ์ที่มีการกลายพันธุ์ต้านทานเชื้อราแบบถอยหรือกึ่งเด่น การเปลี่ยนไปสู่สถานะ homozygous เนื่องจากกระบวนการเปลี่ยนเพศจะเพิ่มความต้านทานของพาหะของการกลายพันธุ์ (Dolgova, Dyakov, 1986)
การบุกรุกของยีน
สายพันธุ์เฮเทอโรทาลลิก Phytophthora มีความสามารถในการผสมข้ามพันธุ์ด้วยการสร้างโอสปอร์ลูกผสม (ดู Vorob'eva และ Gridnev, 1983; Sansome et al., 1991; Veld et al., 1998) ลูกผสมตามธรรมชาติของ Phytophthora ทั้งสองชนิดมีความก้าวร้าวมากจนคร่าชีวิตผู้สูงอายุหลายพันคนในสหราชอาณาจักร (Brasier et al., 1999) เชื้อ P. infestans สามารถเกิดขึ้นได้กับพืชสกุลอื่น (P. erythroseptica, P. nicotianae, P. Cactorum ฯลฯ ) ในพืชที่เป็นเจ้าภาพทั่วไปและในดิน แต่มีข้อมูลเพียงเล็กน้อยในเอกสารเกี่ยวกับความเป็นไปได้ของลูกผสมระหว่างพันธุ์ ภายใต้สภาพห้องปฏิบัติการพบว่าลูกผสมระหว่าง P. infestans และ P. Mirabilis (Goodwin and Fry, 1994)
ตารางที่ 9. สัดส่วนของสายพันธุ์ P. infestans ที่มีการผสมพันธุ์แบบ A2 ในประเทศต่างๆของโลกในช่วงปี 1990 ถึง 2000 (ตามข้อมูลของแหล่งข้อมูลและแหล่งข้อมูลวรรณกรรมเปิด www.euroblight.net, www.eucablight.org)
ประเทศ | 1990 | 1991 | 1992 | 1993 | 1994 | 1995 | 1996 | 1997 | 1998 | 1999 | 2000 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
เบลารุส | 33 (12) | 34 (29) | |||||||||
เบลเยียม | 15 (49 *) | 6 (66) | 20 (86) | ||||||||
เอกวาดอร์ | 0 (13) | 0 (12) | 0 (19) | 0 (21) | 12 (41) | 25 (39) | 15 (75) | 22 (73) | 25 (68) | 0 (35) | |
เอสโตเนีย | 8 (12) | ||||||||||
อังกฤษ | 4 (26) | 3 (630) | 9 (336) | ||||||||
ฟินแลนด์ | 0 (15) | 19 (117) | 12 (16) | 21 (447) | 6 (509) | 9 (432) | 43 (550) | ||||
ฝรั่งเศส | 0 (35) | 0 (56) | 0 (83) | 0 (67) | 0 (86) | 2 (135) | 7 (156) | 6 (123) | 0 (73) | 0 (285) | 0 (135) |
ฮังการี | 72 (32) | ||||||||||
ไอร์แลนด์ | 4 (145) | ||||||||||
ภาคเหนือ. ไอร์แลนด์ | 10 (41) | 9 (58) | 1 (106) | 0 (185) | 0 (18) | 0 (56) | 0 (35) | 0 (26) | |||
ประเทศเนเธอร์แลนด์ | 7 (41) | 5 (276) | 24 (377) | 44 (353) | 23 (185) | ||||||
นอร์เวย์ | 25 (446) | 28 (156) | 8 (39) | 18 (257) | 38 (197) | ||||||
เปรู | 0 (34, 1984 -86) | 0 (287, 1997-98) | 0 (112) | 0 (66) | |||||||
โปแลนด์ | 19 (180) | 21 (142) | 33 (256) | 26 (149) | 35 (70) | ||||||
ก็อตแลนด์ | 25 (147) | 11 (163) | 22 (189) | 5 (22) | |||||||
สวีเดน | 25 (263) | 62 (258) | 49 (163) | ||||||||
เวลส์ | 0 (16) | 7 (97) | 0 (48) | 0 (25) | |||||||
เกาหลี | 36 (42) | 10 (130) | 15 (98) | ||||||||
ประเทศจีน | 20 (142, 1995-98) | 0 (6) | 0 (8) | 0 (35) | |||||||
โคลอมเบีย | 0 (40, 1994-2000) | ||||||||||
ประเทศอุรุกวัย | 100 (25, 1998-99) | ||||||||||
ประเทศโมร็อกโก | 60 (108, 1997-2000) | 52 (25) | 42 (40) | ||||||||
ประเทศเซอร์เบีย | 76 (37) | ||||||||||
ประเทศเม็กซิโก (Toluca) | 28 (292, 1988-89) | 50 (389, 1997-98) |
ตารางที่ 10. สัดส่วนของสายพันธุ์ P. infestans ที่มีการผสมพันธุ์แบบ A2 ในประเทศต่างๆของโลกในช่วงปี 2000 ถึง 2011
ประเทศ | 2001 | 2002 | 2003 | 2004 | 2005 | 2006 | 2007 | 2008 | 2009 | 2010 | 2011 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
ออสเตรีย | 65 (83) | ||||||||||
เบลารุส | 42 (78) | ||||||||||
เบลเยียม | 20 (102 *) | 4 (32) | 50 (14) | 25 (16) | 62 (13) | 54 (26) | 70 (54) | 30 (23) | 29 (35) | 62 (71) | 45 (49) |
ประเทศสวิสเซอร์แลนด์ | 89 (19) | ||||||||||
สาธารณรัฐเช็ก | 35 (31) | 54 (64) | 38 (174) | 12 (80) | |||||||
ประเทศเยอรมัน | 95 (53) | ||||||||||
เดนมาร์ก | 48 (52) | ||||||||||
เอกวาดอร์ | 5 (178) | 6 (108) | 9 (121) | 18 (94) | 2 (44) | 0 (66) | 5 (47) | ||||
เอสโตเนีย | 54 (25) | 0 (24) | 33 (62) | 45 (140) | 25 (100) | 12 (103) | |||||
อังกฤษ | 4 (47) | 10 (96) | 31 (55) | 55 (790) | 68 (862) | 70 (552) | 68 (299) | ||||
ฟินแลนด์ | 47 (162) | 12 (218) | 42 | ||||||||
ฝรั่งเศส | 0 (186) | 4 (108) | 8 (61) | 22 (103) | 33 (303) | 65 (378) | 74 (331) | 75 (125) | 75 (12) | ||
ฮังการี | 48 (27) | 48 (90) | 9 | 7 | |||||||
ภาคเหนือ. ไอร์แลนด์ | 0 (38) | 0 (58) | 0 (40) | 0 (24) | 5 (54) | 0 (18) | 27 (578) | 45 (239) | 36 (213) | 82 (60) | 10 (80) |
ประเทศเนเธอร์แลนด์ | 66 (24) | 93 (15) | 91 (11) | ||||||||
นอร์เวย์ | 39 (328) | 3 (115) | 12 (19) | ||||||||
เปรู | 0 (36) | ||||||||||
โปแลนด์ | 25 (46) | 10 (30) | 85 (20) | 38 (44) | 75 (66) | 55 (56) | 65 (35) | 72 (81) | 85 (21) | ||
ก็อตแลนด์ | 3 (213) | 2 (474) | 24 (135) | 86 (337) | 88 (386) | 74 (172) | |||||
สวีเดน | 60 (277) | 39 (87) | |||||||||
สโลวะเกีย | 0 (36) | 14 (26) | 62 (26) | 0 (26) | |||||||
เวลส์ | 25 (12) | 68 (106) | 80 (88) | 92 (143) | 75 (45) | ||||||
เกาหลี | 46 (26) | ||||||||||
บราซิล | 0 (49) | 0 (30) | |||||||||
ประเทศจีน | 10 (30) | 0 (6) | 0 (6) | ||||||||
เวียดนาม | 0 (294, 2003-04) | ||||||||||
ยูกันดา | 0 (8) |
พลวัตขององค์ประกอบทางพันธุกรรมของประชากร
การเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบทางพันธุกรรมของประชากร P. infestans อาจเกิดขึ้นได้ภายใต้อิทธิพลของการอพยพของโคลนใหม่จากภูมิภาคอื่น ๆ การปฏิบัติทางการเกษตร (การเปลี่ยนแปลงพันธุ์การใช้สารฆ่าเชื้อรา) และสภาพอากาศ อิทธิพลภายนอกส่งผลต่อการโคลนที่แตกต่างกันในแต่ละช่วงของวงจรชีวิตดังนั้นประชากรทุกปีจึงมีการเปลี่ยนแปลงตามวัฏจักรของความถี่ของยีนที่ขึ้นอยู่กับการคัดเลือกเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงในบทบาทหลักของการลอยและการคัดเลือกยีน
อิทธิพลของความหลากหลาย
พันธุ์ใหม่ที่มียีนที่มีประสิทธิภาพสำหรับการต้านทานแนวตั้ง (ยีน R) เป็นปัจจัยคัดเลือกที่มีประสิทธิภาพโดยเลือกโคลนที่มียีนที่มีความรุนแรงเสริมในประชากร P. infestans ในกรณีที่ไม่มีความต้านทานที่ไม่เฉพาะเจาะจงในพันธุ์มันฝรั่งที่ยับยั้งการเติบโตของประชากรเชื้อโรคกระบวนการแทนที่โคลนที่โดดเด่นในประชากรจะเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว ดังนั้นหลังจากการแพร่กระจายในภูมิภาคมอสโกของพันธุ์ Domodedovsky ซึ่งมียีนต้านทาน R3 ความถี่ของการโคลนที่รุนแรงสำหรับพันธุ์นี้จึงเพิ่มขึ้นจาก 0,2 เป็น 0,82 ในหนึ่งปี (Dyakov และ Derevjagina, 2000)
อย่างไรก็ตามการเปลี่ยนแปลงความถี่ของยีนที่ก่อให้เกิดความรุนแรง (pathotypes) ในประชากรไม่เพียงเกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของพันธุ์มันฝรั่งที่ปลูก ตัวอย่างเช่นในเบลารุสจนถึงปีพ. ศ. 1977 โคลนที่มียีนความรุนแรง 1 และ 4 ถูกครอบงำซึ่งเกิดจากการปลูกมันฝรั่งพันธุ์ที่มียีนต้านทาน R1 และ R4 (Dorozhkin, Belskaya, 1979) อย่างไรก็ตามในตอนท้ายของทศวรรษที่ 70 ของศตวรรษที่ 2002 โคลนปรากฏขึ้นพร้อมกับยีนที่มีความรุนแรงและการรวมกันที่แตกต่างกันและไม่เคยใช้ยีนต้านทานเสริมในการปรับปรุงพันธุ์มันฝรั่ง (ยีนความรุนแรงพิเศษ) (Ivanyuk et al., XNUMX) เห็นได้ชัดว่าสาเหตุของการปรากฏตัวของโคลนดังกล่าวเกิดจากการอพยพไปยุโรปของวัสดุติดเชื้อจากเม็กซิโกที่มีหัวมันฝรั่ง ที่บ้านโคลนเหล่านี้พัฒนาไม่เพียง แต่ในมันฝรั่งที่เพาะปลูกเท่านั้น แต่ยังรวมถึงสัตว์ป่าที่มียีนต้านทานหลายชนิดด้วยดังนั้นการรวมกันของยีนที่ก่อให้เกิดความรุนแรงจำนวนมากในจีโนมจึงจำเป็นสำหรับการอยู่รอดในสภาวะเหล่านั้น
สำหรับพันธุ์ที่มีความต้านทานแบบไม่เฉพาะเจาะจงพวกเขาโดยการลดอัตราการแพร่พันธุ์ของเชื้อโรคจะชะลอการวิวัฒนาการของประชากรซึ่งตามที่กล่าวแล้วเป็นหน้าที่ของจำนวน เนื่องจากความก้าวร้าวเป็นแบบหลายเจนิกโคลนที่มียีนจำนวนมากสำหรับ "ความก้าวร้าว" จะยิ่งสะสมเร็วก็ยิ่งมีขนาดประชากรสูงขึ้น ดังนั้นการแข่งขันที่มีความก้าวร้าวสูงไม่ได้เป็นผลมาจากการปรับตัวให้เข้ากับพันธุ์ปลูกที่มีความต้านทานแบบไม่เจาะจง แต่ในทางกลับกันมีแนวโน้มที่จะถูกตรวจพบในการปลูกของพันธุ์ที่อ่อนแอสูงซึ่งเป็นตัวสะสมของสปอร์ของปรสิต
ดังนั้นในรัสเซียประชากรที่ก้าวร้าวที่สุดของ P. ความก้าวร้าวของประชากรเหล่านี้สูงกว่าชาวเม็กซิกัน (Filippov et al., 2004)
นอกจากนี้ในใบของพันธุ์ต้านทานจะมี oospores น้อยกว่าในพันธุ์ที่อ่อนแอ (Hanson and Shattock, 1998) นั่นคือความต้านทานที่ไม่เฉพาะเจาะจงของความหลากหลายยังช่วยลดความสามารถในการรวมตัวของปรสิตและความเป็นไปได้ของวิธีการหลบหนาวทางเลือก
อิทธิพลของสารฆ่าเชื้อรา
สารฆ่าเชื้อราไม่เพียง แต่ลดจำนวนเชื้อราที่ก่อให้เกิดโรคพืชเท่านั้นเช่น ส่งผลกระทบต่อลักษณะเชิงปริมาณของประชากร แต่ยังสามารถเปลี่ยนความถี่ของจีโนไทป์แต่ละชนิดได้เช่น มีอิทธิพลต่อองค์ประกอบเชิงคุณภาพของประชากร ตัวบ่งชี้ที่สำคัญที่สุดของประชากรที่เปลี่ยนแปลงภายใต้อิทธิพลของสารฆ่าเชื้อรามีดังต่อไปนี้: การเปลี่ยนแปลงความต้านทานต่อสารฆ่าเชื้อราการเปลี่ยนแปลงความก้าวร้าวและความรุนแรงและการเปลี่ยนแปลงในระบบสืบพันธุ์
อิทธิพลของสารฆ่าเชื้อราต่อความต้านทานและความก้าวร้าวของประชากร
ระดับของอิทธิพลนี้จะพิจารณาจากประเภทของสารฆ่าเชื้อราที่ใช้ซึ่งสามารถแบ่งออกเป็นโพลีไซท์โอลิโกไซต์และโมโนไซต์
อดีตรวมถึงสารฆ่าเชื้อราที่สัมผัสได้มากที่สุด ความต้านทานต่อพวกมัน (ถ้าเป็นไปได้เลย) ถูกควบคุมโดยยีนที่แสดงออกอย่างอ่อนแอจำนวนมาก คุณสมบัติเหล่านี้กำหนดว่าไม่มีการเปลี่ยนแปลงที่มองเห็นได้ในความต้านทานของประชากรหลังจากการรักษาด้วยสารฆ่าเชื้อรา (แม้ว่าในบางการทดลองจะได้รับความต้านทานเพิ่มขึ้น) ประชากรเชื้อราที่เก็บรักษาไว้หลังจากฉีดพ่นด้วยสารฆ่าเชื้อราแบบสัมผัสประกอบด้วยสายพันธุ์สองกลุ่ม:
1) สายพันธุ์ที่เก็บรักษาไว้ในพื้นที่ของพืชที่ไม่ได้รับการรักษาด้วยยา เนื่องจากไม่มีการสัมผัสกับสารฆ่าเชื้อราความก้าวร้าวและความต้านทานของสายพันธุ์เหล่านี้จึงไม่เปลี่ยนแปลง
2) สายพันธุ์ที่สัมผัสกับสารฆ่าเชื้อราความเข้มข้นที่จุดสัมผัสต่ำกว่าอันตรายถึงชีวิต ดังที่ได้กล่าวไว้ข้างต้นความต้านทานของประชากรส่วนนี้ก็ไม่เปลี่ยนแปลงเช่นกันอย่างไรก็ตามเนื่องจากผลกระทบที่ก่อให้เกิดความเสียหายบางส่วนของยาฆ่าเชื้อราแม้ในความเข้มข้นของ sublethal ต่อเมแทบอลิซึมของเซลล์เชื้อราสมรรถภาพทั่วไปและองค์ประกอบของปรสิตความก้าวร้าวลดลง (Derevyagina และ Dyakov, 1990)
ดังนั้นแม้แต่ส่วนหนึ่งของประชากรที่ยังไม่เสียชีวิตสัมผัสกับสารฆ่าเชื้อราก็มีความก้าวร้าวที่อ่อนแอและไม่สามารถเป็นแหล่งที่มาของ epiphytotics ได้ ดังนั้นการรักษาอย่างระมัดระวังซึ่งช่วยลดความถี่ของสัดส่วนของประชากรที่ไม่สัมผัสกับสารฆ่าเชื้อราจึงเป็นเงื่อนไขสำหรับความสำเร็จของมาตรการป้องกัน ความต้านทานต่อสารฆ่าเชื้อราโอลิโกไซต์ถูกควบคุมโดยยีนเสริมหลายชนิด
การกลายพันธุ์ของยีนแต่ละยีนทำให้ความต้านทานเพิ่มขึ้นและระดับความต้านทานโดยรวมเกิดจากการเพิ่มการกลายพันธุ์ดังกล่าว ดังนั้นการเพิ่มขึ้นของความต้านทานจึงเกิดขึ้นในขั้นตอน ตัวอย่างของความต้านทานที่เพิ่มขึ้นเป็นขั้น ๆ คือการกลายพันธุ์ของความต้านทานต่อยาฆ่าเชื้อราไดเมทโธมอร์ฟซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในการป้องกันมันฝรั่งจากโรคใบไหม้ ความต้านทานของไดเมทโธมอร์ฟเป็นโพลีเจนิกและสารเติมแต่ง การกลายพันธุ์ในขั้นตอนเดียวจะเพิ่มความต้านทานเล็กน้อย
การกลายพันธุ์ที่ตามมาแต่ละครั้งจะลดขนาดเป้าหมายและด้วยเหตุนี้ความถี่ของการกลายพันธุ์ในภายหลัง (Bagirova et al., 2001) การเพิ่มขึ้นของความต้านทานโดยเฉลี่ยของประชากรหลังจากการรักษาหลายครั้งด้วยยาฆ่าเชื้อราโอลิโกไซต์เกิดขึ้นทีละขั้นตอนและค่อยๆ อัตราของกระบวนการนี้พิจารณาจากปัจจัยอย่างน้อย XNUMX ประการ ได้แก่ ความถี่ของการกลายพันธุ์ของยีนต้านทานค่าสัมประสิทธิ์ความต้านทาน (อัตราส่วนของปริมาณเชื้อดื้อยาที่ตายเมื่อเทียบกับสายพันธุ์ที่อ่อนไหว) และผลของการกลายพันธุ์ของยีนต้านทานต่อสมรรถภาพ
ความถี่ของการเกิดการกลายพันธุ์ที่ตามมาแต่ละครั้งต่ำกว่าการกลายพันธุ์ก่อนหน้าดังนั้นกระบวนการนี้จึงมีลักษณะการทำให้หมาด ๆ (Bagirova et al., 2001) อย่างไรก็ตามหากกระบวนการรวมตัวกันใหม่ (ทางเพศหรือพาราเซ็กชวล) เกิดขึ้นในประชากรก็เป็นไปได้ที่จะรวมการกลายพันธุ์ที่แตกต่างกันของพ่อแม่ในสายพันธุ์ลูกผสมและเร่งกระบวนการ ดังนั้นประชากร panmix จึงได้รับความต้านทานเร็วกว่าประชากรอะกามิกและในระยะหลังประชากรที่ไม่มีอุปสรรคที่เข้ากันไม่ได้ของพืชจะเร็วกว่าประชากรที่ถูกคั่นด้วยอุปสรรคดังกล่าว ในเรื่องนี้การมีอยู่ของสายพันธุ์ในประชากรที่แตกต่างกันในประเภทของการผสมพันธุ์ช่วยเร่งกระบวนการรับความต้านทานต่อสารฆ่าเชื้อราโอลิโกไซต์
ปัจจัยที่สองและสามไม่ได้ทำให้เกิดการสะสมอย่างรวดเร็วของสายพันธุ์ที่ต้านทานไดเมทโธมอร์ฟในประชากร การกลายพันธุ์ที่ตามมาแต่ละครั้งจะเพิ่มความต้านทานเป็นสองเท่าซึ่งไม่มีนัยสำคัญและในขณะเดียวกันก็ลดทั้งอัตราการเติบโตในสภาพแวดล้อมเทียมและความก้าวร้าว (Bagirova et al., 2001; Stem, Kirk, 2004) บางทีนี่อาจเป็นสาเหตุที่ไม่มีสายพันธุ์ต้านทานในสายพันธุ์ P. infestans ตามธรรมชาติแม้แต่สายพันธุ์ที่เก็บจากการปลูกมันฝรั่งที่ได้รับการรักษาด้วยไดเมทโธมอร์ฟ
ประชากรที่ได้รับการรักษาด้วยยาฆ่าเชื้อราโอลิโกไซต์จะประกอบด้วยสายพันธุ์ XNUMX กลุ่มคือกลุ่มที่ไม่ได้สัมผัสกับยาฆ่าเชื้อราดังนั้นจึงไม่มีการเปลี่ยนแปลงลักษณะเริ่มต้น (หากพบสายพันธุ์ที่ดื้อยาในกลุ่มนี้พวกมันจะไม่สะสมเนื่องจากความก้าวร้าวและความสามารถในการแข่งขันของสายพันธุ์ที่อ่อนไหวสูงขึ้น) และสายพันธุ์ที่สัมผัสกับความเข้มข้นต่ำของสารฆ่าเชื้อรา ในช่วงหลัง ๆ นี้การสะสมของสายพันธุ์ดื้อยาเป็นไปได้เพราะที่นี่มีข้อดีมากกว่าสายพันธุ์ที่บอบบาง
ดังนั้นเมื่อใช้สารฆ่าเชื้อราโอลิโกไซต์จึงไม่ได้รับการรักษาอย่างละเอียดถี่ถ้วนมากนักซึ่งมีความสำคัญเนื่องจากยามีความเข้มข้นสูงซึ่งสูงกว่ายาที่ทำให้ตายหลายเท่าเนื่องจากด้วยการกลายพันธุ์แบบขั้นตอนความต้านทานเริ่มต้นของสายพันธุ์ที่กลายพันธุ์จึงต่ำ
ในที่สุดการกลายพันธุ์ของความต้านทานต่อสารฆ่าเชื้อราเชิงเดี่ยวนั้นแสดงออกได้อย่างชัดเจนนั่นคือการกลายพันธุ์ครั้งเดียวสามารถรายงานความต้านทานในระดับสูงจนถึงการสูญเสียความไวโดยสิ้นเชิง ดังนั้นการเพิ่มขึ้นของการต่อต้านของประชากรจึงเกิดขึ้นเร็วมาก
ตัวอย่างของสารฆ่าเชื้อราเช่น phenylamides รวมถึงยาฆ่าเชื้อราที่พบบ่อยที่สุดคือ metalaxyl การกลายพันธุ์ของความต้านทานเกิดขึ้นด้วยความถี่สูงและระดับความต้านทานของมนุษย์กลายพันธุ์สูงมาก - เกินความเครียดที่อ่อนไหวโดยปัจจัยหนึ่งพันหรือมากกว่า (Derevyagina et al., 1993) แม้ว่าอัตราการเติบโตและความก้าวร้าวของสัตว์กลายพันธุ์ที่ดื้อยาจะลดลงเมื่อเทียบกับภูมิหลังของการตายของสายพันธุ์ที่อ่อนแอจากยาฆ่าเชื้อราในระบบ แต่จำนวนประชากรที่ดื้อยาก็เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วและในขณะเดียวกันความก้าวร้าวก็เพิ่มขึ้น ดังนั้นหลังจากใช้ยาฆ่าเชื้อราเป็นเวลาหลายปีความก้าวร้าวของสายพันธุ์ที่ดื้อยาไม่เพียง แต่สามารถทัดเทียมความก้าวร้าวของเชื้อที่อ่อนไหวเท่านั้น แต่ยังเหนือกว่าด้วย (Derevyagina และ Dyakov, 1992)
ผลกระทบต่อการรวมตัวกันทางเพศ
เนื่องจากการเกิดขึ้นบ่อยครั้งของการผสมพันธุ์แบบ A2 ในประชากร P. infestans เกิดขึ้นพร้อมกับการใช้ metalaxyl อย่างเข้มข้นในการต่อต้านโรคใบไหม้ในช่วงปลายจึงแนะนำว่า metalaxyl ทำให้เกิดการเปลี่ยนประเภทการผสมพันธุ์ ใน P. parasitica การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวภายใต้การกระทำของ chloroneb และ metalaxyl ได้รับการพิสูจน์โดยการทดลอง (Ko, 1994) ทางเดียวบนตัวกลางที่มีเมทัลแอกซิลความเข้มข้นต่ำทำให้เกิดการแยกตัวของโฮโมทาลิกจากสายพันธุ์ P. infestans ที่ไวต่อ metalaxyl ที่มีการผสมพันธุ์ประเภท A1 (Savenkova และ Cherepnikova-Anikina, 2002) ในระหว่างทางเดินต่อไปบนสื่อที่มีเมทัลแอกซิลความเข้มข้นสูงขึ้นไม่พบการจับคู่ประเภท A2 เพียงไอโซเลทเดียว แต่ไอโซเลตส่วนใหญ่เมื่อผสมข้ามกับ A2 ไอโซเลทแทนที่จะเป็นโอโอสปอร์จะเกิดการสะสมไมซีเลียมที่น่าเกลียดและเป็นหมัน ทางเดินของสายพันธุ์ต้านทานที่มีชนิดการผสมพันธุ์ A2 บนสื่อที่มีเมทัลแอกซิลความเข้มข้นสูงทำให้เราสามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงประเภทการผสมพันธุ์ได้สามรูปแบบ: 1) ความเป็นหมันที่สมบูรณ์เมื่อผสมกับตัวแยก A1 และ A2 2) homotallism (การก่อตัวของ oospores ในพืชเชิงเดี่ยว); 3) การแปลงประเภทการผสมพันธุ์ A2 เป็น A1 ดังนั้น metalaxyl อาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในประเภทของการผสมพันธุ์ในประชากร P. infestans และด้วยเหตุนี้การเกิดการรวมตัวกันทางเพศในพวกมัน
อิทธิพลต่อการรวมตัวกันของพืช
ยีนดื้อยาปฏิชีวนะบางตัวเพิ่มความถี่ของการเกิดไฮฟาลเฮเทอโรคาริโอไทเซชันและการไดพลอยด์นิวเคลียร์ (Poedinok และ Dyakov, 1981) ตามที่ระบุไว้ก่อนหน้านี้การสร้างไฮฟาในระหว่างการหลอมรวมของเชื้อ P. infestans ที่แตกต่างกันเกิดขึ้นน้อยมากเนื่องจากปรากฏการณ์ของความไม่ลงรอยกันของพืชในเชื้อราชนิดนี้ อย่างไรก็ตามยีนที่ต้านทานต่อยาปฏิชีวนะบางชนิดอาจมีผลข้างเคียงซึ่งแสดงออกในการเอาชนะความไม่ลงรอยกันของพืช คุณสมบัตินี้ถูกครอบครองโดยยีนต้านทานสเตรปโตมัยซินที่กลายพันธุ์ 1S-1 การปรากฏตัวของการกลายพันธุ์ดังกล่าวในประชากรภาคสนามของไฟโต ธ อราสามารถเพิ่มการไหลเวียนของยีนระหว่างสายพันธุ์และเร่งการปรับตัวของประชากรทั้งหมดให้เป็นพันธุ์ใหม่หรือสารฆ่าเชื้อรา
ยาฆ่าเชื้อราและยาปฏิชีวนะบางชนิดอาจมีผลต่อความถี่ของการรวมตัวกันใหม่ของไมโทติกซึ่งสามารถเปลี่ยนความถี่ของยีนในประชากรได้ เบนโนมิลของสารฆ่าเชื้อราที่ใช้กันอย่างแพร่หลายจะจับกับเบต้าทูบูลินซึ่งเป็นโปรตีนที่สร้างไมโครทูบูลของโครงร่างโครงกระดูกและขัดขวางกระบวนการแยกโครโมโซมในแอนาเฟสของไมโทซิสเพิ่มความถี่ของการรวมตัวแบบไมโทติก (Hastie, 1970)
ยาฆ่าเชื้อรา para-fluorophenylalanine ที่ใช้ในการรักษาโรคดัตช์ในเอล์มมีคุณสมบัติเหมือนกัน Para-fluorophenylalanine เพิ่มความถี่ของการรวมตัวกันใหม่ใน heterozygous diploids P. infestans (Poedinok et al., 1982)
วงจรการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบทางพันธุกรรมของประชากรในวงจรชีวิตของ P. infestans
วัฏจักรการพัฒนาแบบคลาสสิกของ P. infestans ในเขตอบอุ่นประกอบด้วย 4 ระยะ
1) ระยะการเติบโตของประชากร (ระยะโพลีไซคลิก) ที่มีคนรุ่นสั้น ระยะนี้มักเริ่มในเดือนกรกฎาคมและกินเวลา 1,5-2 เดือน
2) ระยะของการหยุดการเติบโตของประชากรเนื่องจากการลดลงอย่างรวดเร็วของสัดส่วนของเนื้อเยื่อที่ไม่ได้รับผลกระทบหรือการเริ่มมีสภาพอากาศไม่เอื้ออำนวย ระยะนี้ในฟาร์มที่ดำเนินการกำจัดใบก่อนการเก็บเกี่ยวก่อนการเก็บเกี่ยวจะหลุดออกจากวงจรประจำปี
3) ระยะของการหลบหนาวในหัวพร้อมกับการลดลงอย่างมีนัยสำคัญของขนาดประชากรเนื่องจากการติดเชื้อโดยบังเอิญการพัฒนาของการติดเชื้อในพวกเขาช้าการไม่มีการติดเชื้อซ้ำของหัวการเน่าเปื่อยและการกำจัดหัวที่ได้รับผลกระทบภายใต้สภาวะการเก็บรักษาปกติ
4) ระยะของการพัฒนาช้าในดินและต้นกล้า (ระยะโมโนไซคลิก) ซึ่งระยะเวลาในการสร้างอาจถึงหนึ่งเดือนขึ้นไป (ปลายเดือนพฤษภาคม - ต้นเดือนกรกฎาคม) โดยปกติในเวลานี้ใบที่เป็นโรคจะตรวจจับได้ยากแม้จะมีการสังเกตเป็นพิเศษก็ตาม
ระยะของการเติบโตของประชากรเอกซ์โพเนนเชียล (เฟสโพลีไซคลิก)
การสังเกตหลายครั้ง (Pshedetskaya, Kozubova, 1969; Borisenok, 1969; Osh, 1969; Dyakov, Suprun, 1984; Rybakova, Dyakov, 1990) แสดงให้เห็นว่าในช่วงเริ่มต้นของ epiphytoty โคลนที่มีความรุนแรงต่ำและก้าวร้าวเล็กน้อยจะมีอิทธิพลเหนือกว่าซึ่งต่อมาจะถูกแทนที่ด้วยสิ่งที่รุนแรงและก้าวร้าวมากขึ้น อัตราการเติบโตของความก้าวร้าวของประชากรยิ่งสูงความต้านทานความหลากหลายของพืชเจ้าบ้านก็จะยิ่งน้อยลง
เมื่อประชากรเพิ่มขึ้นความเข้มข้นของยีนที่สำคัญทั้งสองชนิดที่คัดเลือกเข้ามาในพันธุ์การค้า (R1-R4) และเลือกเป็นกลาง (R5-R11) จะเพิ่มขึ้น ดังนั้นในประชากรที่อยู่ใกล้มอสโกในปี 1993 ความรุนแรงโดยเฉลี่ยตั้งแต่ปลายเดือนกรกฎาคมถึงกลางเดือนสิงหาคมเพิ่มขึ้นจาก 8,2 เป็น 9,4 และพบว่าการเพิ่มขึ้นมากที่สุดสำหรับยีนที่มีความรุนแรงเป็นกลางที่คัดเลือกได้ R5 (จาก 31 ถึง 86% ของโคลนที่มีความรุนแรง) (Smirnov, 1996 ).
การลดลงของอัตราการเติบโตของประชากรจะมาพร้อมกับการลดลงของกิจกรรมปรสิตของประชากร ดังนั้นในปีที่มีภาวะซึมเศร้าทั้งจำนวนเผ่าพันธุ์และสัดส่วนของเผ่าพันธุ์ที่มีความรุนแรงสูงจึงต่ำกว่าในกลุ่ม epiphytotic (Borisenok, 1969) หากความสูงของสภาพอากาศ epiphytotic เปลี่ยนเป็นไม่เอื้ออำนวยต่อโรคใบไหม้ในช่วงปลายและการเข้าทำลายของมันฝรั่งลดลงความเข้มข้นของโคลนที่มีความรุนแรงและก้าวร้าวจะลดลงเช่นกัน (Rybakova et al., 1987)
การเพิ่มความถี่ของยีนที่มีผลต่อความรุนแรงและความก้าวร้าวของประชากรอาจเกิดจากการเลือกโคลนที่รุนแรงและก้าวร้าวมากขึ้นในประชากรผสม เพื่อแสดงให้เห็นถึงการคัดเลือกได้มีการพัฒนาวิธีการวิเคราะห์การกลายพันธุ์ที่เป็นกลางซึ่งใช้สำเร็จในประชากรยีสต์ chemostat (Adams et al., 1985) และ Fusarium graminearum (Wiebe et al., 1995)
ความถี่ของการกลายพันธุ์ที่ต้านทานต่อ blasticidin S ในประชากรภาคสนามของ P. infestans ลดลงควบคู่ไปกับการเติบโตของความก้าวร้าวของประชากรซึ่งบ่งบอกถึงการเปลี่ยนแปลงของโคลนที่โดดเด่นในระหว่างการเติบโตของประชากร (Rybakova et al., 1987)
ระยะหลบหนาวในหัว
ในช่วงฤดูหนาวในหัวมันฝรั่งความรุนแรงและความก้าวร้าวของเชื้อ P. infestans จะลดลงและการลดลงของความรุนแรงเกิดขึ้นช้ากว่าความก้าวร้าว (Rybakova และ Dyakov, 1990) เห็นได้ชัดว่าภายใต้เงื่อนไขที่เอื้อต่อการเติบโตอย่างรวดเร็วของประชากร (r-selection) ยีนที่มีความรุนแรง "พิเศษ" และความก้าวร้าวสูงจะมีประโยชน์ดังนั้นการพัฒนา epiphytotics จึงมาพร้อมกับการคัดเลือกโคลนที่รุนแรงและก้าวร้าวที่สุด ในสภาวะความอิ่มตัวของสิ่งแวดล้อมเมื่อไม่ใช่อัตราการแพร่พันธุ์ แต่การคงอยู่ของการดำรงอยู่ในสภาวะที่ไม่เอื้ออำนวย (K-selection) มีบทบาทสำคัญยีน "พิเศษ" ของความรุนแรงและความก้าวร้าวจะลดความฟิตและโคลนที่มียีนเหล่านี้เป็นกลุ่มแรกที่ตายเพื่อให้ความก้าวร้าวโดยเฉลี่ยและ ความรุนแรงของประชากรลดลง
ระยะพืชในดิน
ระยะนี้เป็นช่วงที่ลึกลับที่สุดในวงจรชีวิต (Andrivon, 1995) การดำรงอยู่ของมันถูกตั้งสมมติฐานโดยคาดเดาอย่างหมดจด - เนื่องจากไม่มีข้อมูลเกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้นกับเชื้อโรคในช่วงเวลานาน (บางครั้งมากกว่าหนึ่งเดือน) - ตั้งแต่การเกิดต้นกล้ามันฝรั่งไปจนถึงการปรากฏตัวของจุดแรกของโรค จากการสังเกตและการทดลองพฤติกรรมของเชื้อราในช่วงชีวิตนี้ได้รับการสร้างขึ้นใหม่ (Hirst and Stedman, 1960; Boguslavskaya, Filippov, 1976)
การสร้างสปอร์ของเชื้อราสามารถก่อตัวบนหัวที่ติดเชื้อในดิน สปอร์ที่เกิดขึ้นจะงอกด้วยเส้นใยซึ่งสามารถเจริญเติบโตในดินได้เป็นเวลานาน ขั้นต้น (เกิดบนหัว) และทุติยภูมิ (บนไมซีเลียมในดิน) สปอร์ขึ้นสู่ผิวดินโดยกระแสของเส้นเลือดฝอย แต่จะได้รับความสามารถในการติดเชื้อในมันฝรั่งหลังจากที่ใบล่างลงมาและสัมผัสกับผิวดินเท่านั้น ใบดังกล่าว (คือจุดแรกของโรคที่พบบนพวกมัน) จะไม่ก่อตัวในทันที แต่หลังจากการเจริญเติบโตและการพัฒนาของยอดมันฝรั่งเป็นเวลานาน
ดังนั้นในวงจรชีวิตของ P. infestans ระยะของพืช saprotrophic ก็สามารถมีอยู่ได้เช่นกัน หากอยู่ในระยะปรสิตของความก้าวร้าวของวงจรชีวิตเป็นองค์ประกอบที่สำคัญที่สุดของความฟิตดังนั้นในการเลือกระยะ saprotrophic จะมุ่งเป้าไปที่การลดคุณสมบัติของกาฝากดังที่แสดงในการทดลองสำหรับเชื้อรา phytopathogenic บางชนิด (ดู Carson, 1993) ดังนั้นในช่วงนี้ของวัฏจักรคุณสมบัติเชิงรุกควรสูญเสียไปอย่างเข้มข้นที่สุด แต่จนถึงขณะนี้ยังไม่มีการทดลองโดยตรงเพื่อยืนยันสมมติฐานข้างต้น
การเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาลไม่เพียงส่งผลกระทบต่อคุณสมบัติในการก่อโรคของเชื้อ P. infestans เท่านั้น แต่ยังรวมถึงความต้านทานต่อสารฆ่าเชื้อราซึ่งเติบโตในระยะ polycyclic (ระหว่าง epiphytoties) และลดลงในระหว่างการเก็บรักษาในฤดูหนาว (Derevyagina et al., 1991; Kadish and Cohen, 1992) ความต้านทานต่อ metalaxyl ลดลงอย่างมากระหว่างการปลูกหัวที่ได้รับผลกระทบและการปรากฏตัวของจุดแรกของโรคในสนาม
ความเชี่ยวชาญเฉพาะทางและวิวัฒนาการ
เชื้อ P. infestans ทำให้เกิดโรคระบาดในพืชที่สำคัญทางการค้าสองชนิดคือมันฝรั่งและมะเขือเทศ Epiphytoties บนมันฝรั่งเริ่มไม่นานหลังจากที่เชื้อราเข้าสู่พื้นที่ใหม่ ความพ่ายแพ้ของมะเขือเทศยังได้รับการสังเกตไม่นานหลังจากการปรากฏตัวของการติดเชื้อบนมันฝรั่ง แต่ epiphytoties ของมะเขือเทศได้รับการบันทึกไว้เพียงร้อยปีต่อมาในกลางศตวรรษที่ XNUMX นี่คือสิ่งที่ Hallegli และ Niederhauser เขียนเกี่ยวกับความพ่ายแพ้ของมะเขือเทศในสหรัฐอเมริกา
(1962):“ ประมาณ 100 ปีหลังจาก epiphytoty รุนแรงในปี 1845 มีความพยายามเพียงเล็กน้อยหรือแทบจะไม่มีเลยเพื่อให้ได้มะเขือเทศพันธุ์ต้านทาน แม้ว่าโรคใบไหม้ในช่วงปลายจะถูกบันทึกไว้ในมะเขือเทศเป็นครั้งแรกในช่วงปี พ.ศ. 1848 แต่ก็ไม่ได้กลายเป็นจุดสนใจของผู้เพาะพันธุ์พืชชนิดนี้จนกว่าจะมีการระบาดของโรคอย่างรุนแรงในปี พ.ศ. 1946 ในดินแดนของรัสเซียการทำลายมะเขือเทศในช่วงปลายได้รับการจดทะเบียนในศตวรรษที่ 60 “ เป็นเวลานานที่นักวิจัยไม่ได้ให้ความสนใจกับโรคนี้เนื่องจากไม่ได้สร้างความเสียหายทางเศรษฐกิจอย่างมีนัยสำคัญ แต่ในยุค 70 และ 1979 นอกจากนี้ยังพบ epiphytoties ของโรคใบไหม้ในช่วงปลายศตวรรษที่ XX ในสหภาพโซเวียตโดยส่วนใหญ่อยู่ในภูมิภาคโวลก้าตอนล่างในยูเครนคอเคซัสเหนือในมอลโดวา ... ” (Balashova, XNUMX)
ตั้งแต่นั้นเป็นต้นมาโรคใบไหม้ของมะเขือเทศได้กลายมาเป็นประจำทุกปีแพร่กระจายไปทั่วดินแดนทั้งหมดของการเพาะปลูกในโรงงานอุตสาหกรรมและในบ้านและทำให้เกิดความเสียหายทางเศรษฐกิจอย่างมากต่อพืชชนิดนี้ เกิดอะไรขึ้น? เหตุใดการปรากฏตัวครั้งแรกของปรสิตบนมันฝรั่งและรอยโรค epiphytotic ของพืชชนิดนี้จึงเกิดขึ้นเกือบพร้อมกันและเหตุใดจึงต้องใช้เวลาหนึ่งศตวรรษกว่าที่ epiphytotic จะปรากฏบนมะเขือเทศ? ความแตกต่างเหล่านี้สนับสนุนชาวเม็กซิกันแทนที่จะเป็นแหล่งที่มาของการติดเชื้อในอเมริกาใต้ หากสายพันธุ์ Phytophthora infestans ได้รับการพัฒนาเป็นปรสิตของสายพันธุ์ที่มีหัวของเม็กซิกันชนิด Solanum ก็เป็นที่เข้าใจได้ว่าทำไมมันฝรั่งที่เพาะปลูกซึ่งอยู่ในส่วนเดียวกันกับพันธุ์เม็กซิกันจึงได้รับผลกระทบอย่างมาก แต่เนื่องจากไม่มี coevolution กับปรสิตซึ่งไม่ได้พัฒนากลไกของความต้านทานที่เฉพาะเจาะจงและไม่เฉพาะเจาะจง
มะเขือเทศอยู่ในส่วนต่าง ๆ ของสกุลชนิดของการแลกเปลี่ยนมีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญจากสายพันธุ์หัวใต้ดินดังนั้นแม้ว่ามะเขือเทศจะไม่ได้อยู่นอกความเชี่ยวชาญด้านอาหารของ P. infestans แต่ความรุนแรงของความเสียหายก็ไม่เพียงพอสำหรับการสูญเสียทางเศรษฐกิจที่ร้ายแรง
การเกิดขึ้นของ epiphytoties ในมะเขือเทศเกิดจากการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมที่ร้ายแรงในปรสิตซึ่งจะเพิ่มความสามารถในการปรับตัว (ความสามารถในการทำให้เกิดโรค) เมื่อถูกทำให้เป็นปรสิต เราเชื่อว่ารูปแบบใหม่ที่เชี่ยวชาญในการทำให้มะเขือเทศเป็นปรสิตคือการแข่งขัน T1 ที่อธิบายโดย M. Gallegly ซึ่งส่งผลต่อพันธุ์มะเขือเทศเชอร์รี่ (Red Cherry, Ottawa) ทนต่อการแข่งขัน T0 ที่แพร่หลายในมันฝรั่ง (Gallegly, 1952) เห็นได้ชัดว่าการกลายพันธุ์ (หรือชุดของการกลายพันธุ์) ที่เปลี่ยนการแข่งขัน T0 ให้เป็นการแข่งขัน T1 และนำไปสู่การปรากฏตัวของโคลนที่ปรับให้เข้ากับความพ่ายแพ้ของมะเขือเทศ ตามที่เกิดขึ้นบ่อยครั้งการเพิ่มขึ้นของความสามารถในการก่อโรคให้กับโฮสต์หนึ่งตามมาพร้อมกับการลดลงของอีกโฮสต์หนึ่งนั่นคือความเชี่ยวชาญเฉพาะด้านในขั้นต้นที่ยังไม่สมบูรณ์เกิดขึ้นกับมันฝรั่ง (เผ่าพันธุ์ T0) และมะเขือเทศ (เผ่าพันธุ์ T1)
อะไรคือหลักฐานสำหรับข้อสันนิษฐานนี้?
- เกิดขึ้นกับมันฝรั่งและมะเขือเทศ บนใบมะเขือเทศเผ่าพันธุ์ T1 มีอำนาจเหนือกว่าในขณะที่ใบมันฝรั่งนั้นหายาก อ้างอิงจาก S.F.Bagirova และ T.A. Oreshonkova (ไม่ได้เผยแพร่) ในภูมิภาคมอสโกในปี 1991-1992 การแข่งขัน T1 ในการปลูกมันฝรั่งคือ 0% และในการปลูกมะเขือเทศ - 100% ในปี 1993-1995 - 33% และ 90% ตามลำดับ ในปี 2001 - 0% และ 67% ได้รับข้อมูลที่คล้ายกันในอิสราเอล (Cohen, 2002) การทดลองการติดเชื้อของหัวมันฝรั่งด้วยไอโซเลทของเผ่าพันธุ์ T1 และการผสมของไอโซเลท T0 และ T1 แสดงให้เห็นว่าไอโซเลทของเผ่าพันธุ์ T1 นั้นถูกเก็บรักษาไว้ไม่ดีในหัวและถูกแทนที่ด้วยไอโซเลทของเผ่าพันธุ์ T0 (Dyakov et al., 1975; Rybakova, 1988)
2) พลวัตของการแข่งขัน T1 ในการปลูกมะเขือเทศ การติดเชื้อขั้นต้นของใบมะเขือเทศทำได้โดยการแยกเชื้อ T0 ซึ่งมีผลในการวิเคราะห์การติดเชื้อในจุดแรกที่เกิดขึ้นบนใบ นี่เป็นการยืนยันรูปแบบที่ยอมรับโดยทั่วไปของการย้ายถิ่นของปรสิต: มวลของการติดเชื้อหลักจากมันฝรั่งเกิดขึ้นจากเผ่าพันธุ์ T0 อย่างไรก็ตามโคลน T1 จำนวนเล็กน้อยที่เก็บรักษาไว้ในมันฝรั่งครั้งหนึ่งอยู่บนมะเขือเทศแทนที่เผ่าพันธุ์ T0 และสะสมในช่วงสิ้นสุด epiphytotic นอกจากนี้ยังเป็นไปได้ว่ามีแหล่งที่มาของการติดเชื้อใบมะเขือเทศทางเลือกด้วยการแข่งขัน T1 ซึ่งไม่ได้มีพลังเท่ากับหัวและใบมันฝรั่ง แต่คงที่ ดังนั้นแหล่งที่มานี้จึงมีผลกระทบที่อ่อนแอต่อโครงสร้างทางพันธุกรรมของประชากรที่ติดเชื้อในมะเขือเทศ แต่ต่อมากำหนดการสะสมของเผ่าพันธุ์ T1 (Rybakova, 1988; Dyakov et al., 1994)
3) ความก้าวร้าวต่อมันฝรั่งและมะเขือเทศ การติดเชื้อมะเขือเทศและใบมันฝรั่งเทียมโดยแยกเผ่าพันธุ์ T0 และ T1 แสดงให้เห็นว่าในอดีตมีความก้าวร้าวสำหรับมันฝรั่งมากกว่ามะเขือเทศและชนิดหลังมีความก้าวร้าวต่อมะเขือเทศมากกว่ามันฝรั่ง ความแตกต่างเหล่านี้แสดงให้เห็นในการกระจัดของสิ่งที่แยกจากเผ่าพันธุ์ที่ไม่ใช่ของตัวเองจากประชากรผสมระหว่างทางเดินใบไม้ในเรือนกระจก (D'yakov et al., 1975) และในแปลงนา (Leberton et al., 1999); ความแตกต่างของปริมาณการติดเชื้อขั้นต่ำระยะเวลาแฝงขนาดของจุดติดเชื้อและการผลิตสปอร์ (Rybakova, 1988; Dyakov et al., 1994; Legard et al., 1995; Forbes et al., 1997; Oyarzun et al., 1998; Leberton et al. อัล, 1999; Vega-Sanchez และคณะ, 2000; Knapova, Gisi, 2002; Sussuna et al., 2004)
ความก้าวร้าวของไอโซเลทของการแข่งขัน T1 กับพันธุ์มะเขือเทศที่ไม่มียีนต้านทานสูงมากจนแยกสปอร์บนใบเช่นเดียวกับสารอาหารโดยไม่ต้องทำลายเนื้อเยื่อที่ติดเชื้อ (Dyakov et al., 1975; Vega-Sanchez et al., 2000)
4) ความรุนแรงสำหรับมันฝรั่งและมะเขือเทศ การแข่งขัน T1 ส่งผลกระทบต่อมะเขือเทศเชอร์รี่ที่มียีนต้านทาน Ph1 ในขณะที่การแข่งขัน T0 ไม่สามารถแพร่เชื้อพันธุ์เหล่านี้ได้เช่น มีความรุนแรงที่แคบกว่า เกี่ยวกับความแตกต่าง
ยีน R ของมันฝรั่งมีความสัมพันธ์แบบผกผันเช่น สายพันธุ์ที่แยกได้จากใบมะเขือเทศมีความรุนแรงน้อยกว่าสายพันธุ์“ มันฝรั่ง” (ตารางที่ 11)
5) เครื่องหมายที่เป็นกลาง การวิเคราะห์เครื่องหมายที่เป็นกลางในประชากรของเชื้อ P. infestans ที่ทำให้เป็นปรสิตในมันฝรั่งและมะเขือเทศยังเป็นพยานถึงการเลือกเฉพาะทางหลายทิศทาง ในประชากรชาวบราซิลของ P. infestans ใบมะเขือเทศที่แยกได้อยู่ในกลุ่ม clonal line US-1 และจากใบมันฝรั่งอยู่ในกลุ่ม BR-1 (Suassuna et al., 2004) ในฟลอริดา (สหรัฐอเมริกา) ตั้งแต่ปี 1994 โคลน US-90 เริ่มมีอิทธิพลเหนือมันฝรั่ง (โดยมีจำนวนมากกว่า 8%) และโคลน US-11 และ US-17 ในมะเขือเทศและไอโซเลทชนิดหลังมีความก้าวร้าวสำหรับมะเขือเทศมากกว่ามันฝรั่ง (Weingartner , ทูโบลาโต, 2004). ความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญของความถี่จีโนไทป์ (ลายนิ้วมือของดีเอ็นเอ) ในไอโซเลทมันฝรั่งและมะเขือเทศถูกสร้างขึ้นสำหรับสายพันธุ์ infestans 1200 P. ที่รวบรวมในสหรัฐอเมริกาตั้งแต่ปี 1989 ถึง 1995 (Deahl et al., 1995)
การใช้วิธี AFLP ทำให้สามารถแยก 74 สายพันธุ์ที่รวบรวมจากใบมันฝรั่งและมะเขือเทศในปี พ.ศ. 1996-1997 ในฝรั่งเศสและสวิตเซอร์แลนด์จำนวน 7 กลุ่ม สายพันธุ์มันฝรั่งและมะเขือเทศไม่ได้แตกต่างกันอย่างชัดเจน แต่สายพันธุ์ "มันฝรั่ง" มีความหลากหลายทางพันธุกรรมมากกว่าสายพันธุ์ "มะเขือเทศ" ก่อนหน้านี้พบในกลุ่มทั้งหมด 2002 กลุ่มและกลุ่มหลังมีเพียง XNUMX กลุ่มเท่านั้นซึ่งบ่งชี้ถึงจีโนมชนิดหลังที่มีความเชี่ยวชาญมากขึ้น (Knapova and Gisi, XNUMX)
6) กลไกการแยก หากประชากรของปรสิตในพืชที่เป็นเจ้าภาพ 1984 ชนิดมีวิวัฒนาการไปสู่การ จำกัด เฉพาะความเชี่ยวชาญเฉพาะสำหรับโฮสต์ที่“ เป็นของตัวเอง” กลไกต่างๆทั้งก่อนและหลังการเกิดโรคจะเกิดขึ้นเพื่อป้องกันการแลกเปลี่ยนทางพันธุกรรมระหว่างการมีประชากร
การศึกษาหลายชิ้นได้ตรวจสอบผลกระทบของแหล่งที่มาของสายพันธุ์ของผู้ปกครองต่อประสิทธิภาพของการผสมพันธุ์ เมื่อผสมข้ามสายพันธุ์ที่แยกได้จากสายพันธุ์ต่างๆของสกุล Solanum ในเอกวาดอร์ (Oliva et al., 2002) พบว่าสายพันธุ์ที่มีการผสมพันธุ์ประเภท A2 จาก Solanaceae ป่า (clonal line EC-2) เป็นสายพันธุ์ที่เลวร้ายที่สุดกับสายพันธุ์จากมะเขือเทศ (สาย EC -3) และผสมกับสายพันธุ์มันฝรั่ง (EC-1) ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากที่สุด
พบว่าลูกผสมทั้งหมดไม่ก่อให้เกิดโรค ผู้เขียนเชื่อว่าเปอร์เซ็นต์การผสมพันธุ์ที่ต่ำและการลดลงของความสามารถในการก่อโรคในลูกผสมเกิดจากกลไกหลังการสืบพันธุ์ของการแยกประชากรในการสืบพันธุ์
ในการทดลองของ Bagirova et al. (1998) สายพันธุ์มันฝรั่งและมะเขือเทศจำนวนมากถูกผสมกับคุณสมบัติของเผ่าพันธุ์ T0 และ T1 สายพันธุ์ที่มีความอุดมสมบูรณ์สูงที่สุดคือการผสมข้ามสายพันธุ์ T1xT1 ที่แยกได้จากมะเขือเทศ (36 oospores ในมุมมองของกล้องจุลทรรศน์, 44% ของการงอกของ oospore) ที่มีประสิทธิภาพน้อยที่สุดคือการผสมข้ามพันธุ์ของ T0xT1 ที่แยกได้จากโฮสต์ที่แตกต่างกัน (oospores ที่กำลังพัฒนาและงอกจำนวนน้อยซึ่งเป็น oospores ที่ไม่ได้รับการพัฒนาและด้อยพัฒนาในสัดส่วนที่สูง) ... ประสิทธิภาพของการผสมข้ามระหว่างไอโซเลทของเผ่าพันธุ์ T0 ที่แยกได้จากมันฝรั่งอยู่ในระดับกลาง เนื่องจากสายพันธุ์หลักของการแข่งขัน T0 ส่งผลกระทบต่อมันฝรั่งจึงมีแหล่งที่มาของการหลบหนาวที่เชื่อถือได้นั่นคือหัวมันฝรั่งซึ่งเป็นผลมาจากความสำคัญของ oospores ในฐานะหน่วยการติดเชื้อในฤดูหนาวสำหรับประชากรจากมันฝรั่งอยู่ในระดับต่ำ “ รูปแบบมะเขือเทศ” ที่ได้รับการดัดแปลงนั้นสามารถที่จะหลบหนาวบนมะเขือเทศในรูปแบบของโอสปอร์ (ดูด้านล่าง) ดังนั้นจึงยังคงรักษากระบวนการทางเพศที่สูงขึ้น เนื่องจากมีความอุดมสมบูรณ์สูง T1 จึงมีศักยภาพที่เป็นอิสระสำหรับการติดเชื้อหลักในมะเขือเทศ ผลลัพธ์ที่ได้จาก Knapova et al. (Knapova et al., 2002) สามารถตีความได้ในลักษณะเดียวกัน การผสมข้ามสายพันธุ์ที่แยกได้จากมันฝรั่งที่มีสายพันธุ์จากมะเขือเทศทำให้มีโอโอสปอร์มากที่สุด - 13,8 ต่อ ตร.มม. ปานกลาง (มีการแพร่กระจาย 5-19) และเปอร์เซ็นต์การงอกของต้นโอสปอร์ระดับกลาง (6,3 ที่มีการแพร่กระจาย 0-24) การผสมข้ามสายพันธุ์ที่แยกได้จากมะเขือเทศทำให้มีโอโอสปอร์เปอร์เซ็นต์ต่ำที่สุด (7,6 โดยมีการแพร่กระจาย 4-12) โดยมีเปอร์เซ็นต์การงอกสูงสุด (10,8) การผสมข้ามระหว่างสายพันธุ์ที่แยกได้จากมันฝรั่งทำให้มี oospores จำนวนกลาง (8,6 ที่มีข้อมูลกระจัดกระจายสูง - 0-30) และเปอร์เซ็นต์การงอกของ oospores ต่ำสุด (2,7) ดังนั้นสายพันธุ์จากมันฝรั่งจึงมีความอุดมสมบูรณ์น้อยกว่าพันธุ์ที่มาจากมะเขือเทศ แต่การผสมข้ามพันธุ์ไม่ได้ให้ผลลัพธ์ที่เลวร้ายไปกว่าการสร้างเซลล์ เป็นไปได้ว่าความแตกต่างกับข้อมูลข้างต้นโดย Bagirova et al. อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่านักวิจัยชาวรัสเซียทำงานร่วมกับสายพันธุ์ที่แยกได้ในช่วงต้นทศวรรษที่ 90 ของศตวรรษที่ยี่สิบและนักวิจัยชาวสวิสซึ่งมีสายพันธุ์ที่แยกได้ในช่วงปลายยุค 90
พื้นฐานของความอุดมสมบูรณ์ต่ำอาจเป็นความแตกต่างของสายพันธุ์ หากในประชากรชาวเม็กซิกันที่กระบวนการทางเพศและการติดเชื้อขั้นต้นด้วยลูกหลานในรังไข่เป็นประจำสายพันธุ์ที่ศึกษาส่วนใหญ่ของเชื้อ P. และสายพันธุ์ที่มีการผสมพันธุ์ประเภทต่างๆเช่น ความอุดมสมบูรณ์ซึ่งกันและกันแตกต่างกันใน ploidy นิวเคลียร์ (Therrien et al., 1989, 1990; Whittaker et al., 1992; Ritch, Daggett, 1995) ความหลากหลายของนิวเคลียสใน antheridia และ oogonia อาจเป็นสาเหตุของภาวะเจริญพันธุ์ต่ำ
สำหรับการแลกเปลี่ยนนิวเคลียร์ระหว่าง hyphae ในช่วง anastomoses สิ่งนี้ถูกป้องกันโดยความไม่ลงรอยกันของพืชซึ่งแบ่งประชากรที่ไม่มีเพศสัมพันธ์ออกเป็นโคลนที่แยกได้ทางพันธุกรรมหลายชนิด (Poedinok และ Dyakov, 1987; Gorbunova et al., 1989; Anikina et al., 1997b)
7) การรวมตัวของประชากร ข้อมูลข้างต้นบ่งชี้ว่าการผสมพันธุ์ระหว่าง "มันฝรั่ง" และ "มะเขือเทศ" สายพันธุ์ P. infestans เป็นไปได้ นอกจากนี้ยังสามารถติดเชื้อซ้ำซึ่งกันและกันของโฮสต์ที่แตกต่างกันได้แม้ว่าจะมีความก้าวร้าวลดลงก็ตาม
การศึกษาเครื่องหมายประชากรที่แยกได้จากไร่มันฝรั่งและมะเขือเทศที่อยู่ติดกันในปี พ.ศ. 1993 พบว่าประมาณหนึ่งในสี่ของไอโซเลทที่แยกได้จากใบมะเขือเทศถูกถ่ายโอนจากทุ่งมันฝรั่งใกล้เคียง (Dolgova et al., 1997) ในทางทฤษฎีอาจสันนิษฐานได้ว่าความแตกต่างของประชากรในสองโฮสต์จะเพิ่มขึ้นและนำไปสู่การเกิดขึ้นของรูปแบบเฉพาะทางเฉพาะทาง (f.sp. potato และ f.sp. tomato) โดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจาก oospores สามารถคงอยู่ในเศษซากพืชได้ (Drenth et al., 1995 ; Bagirova, Dyakov, 1998) และเมล็ดมะเขือเทศ (Rubin et al., 2001) ดังนั้นในปัจจุบันมะเขือเทศจึงมีแหล่งกำเนิดใหม่ในฤดูใบไม้ผลิโดยไม่ขึ้นกับหัวมันฝรั่ง
อย่างไรก็ตามทุกอย่างเกิดขึ้นไม่เหมือนกัน การใช้โอสปอร์ในช่วงฤดูหนาวมากเกินไปทำให้ปรสิตสามารถหลีกเลี่ยงระยะที่แคบที่สุดในวงจรชีวิตของมันได้นั่นคือขั้นตอนเดียวของพืชในดินในช่วงที่คุณสมบัติของกาฝากลดลงซึ่งจะค่อยๆได้รับการฟื้นฟูในระยะโพลีไซคลิกในฤดูร้อน
ตารางที่ 11. ความถี่ของยีนที่ก่อให้เกิดความรุนแรงต่อพันธุ์ที่แตกต่างของมันฝรั่งในสายพันธุ์ P. infestans
ประเทศ | ปี | จำนวนยีนความรุนแรงโดยเฉลี่ยในสายพันธุ์ | ผู้เขียน | |
จากมันฝรั่ง | จากมะเขือเทศ | |||
ฝรั่งเศส | 1995 | 4.4 | 3.3 | Leberton et al., 1999 |
1996 | 4.8 | 3.6 | Leberton, Andrivon, 1998 | |
ฝรั่งเศสสวิตเซอร์แลนด์ | 1996-97 | 6.8 | 2.9 | คนาโปวา, กิซี, 2002 |
ประเทศสหรัฐอเมริกา | 1989-94 | 5 | 4.8 | Goodwin et al., 1995 |
สหรัฐอเมริกา, Zap. วอชิงตัน | 1996 | 4.6 | 5 | Dorrance และคณะ 1999 |
1997 | 6.3 | 3.5 | " | |
เอกวาดอร์ | 1993-95 | 7.1 | 1.3 | โอยาร์ซุน et al., 1998 |
อิสราเอล | 1998 | 7 | 4.8 | โคเฮน 2002 |
1999 | 6 | 5.7 | " | |
2000 | 6.7 | 6.1 | " | |
รัสเซีย Mosk. ภูมิภาค | 1993 | 8.9 | 6.7 | สเมียร์นอฟ, 1996 |
รัสเซียภูมิภาคต่างๆ | 1995 | 9.4 | 8 | Kozlovskaya และอื่น ๆ |
1997 | 9.2 | 9.2 | " | |
2000 | 8.7 | 4.8 | " |
zoosporangia หลักและ zoospores ซึ่งงอกของ oospores มีกิจกรรมของปรสิตในระดับสูงโดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้า oospores ถูกสร้างขึ้นในรูปแบบ parthenogenetically ภายใต้อิทธิพลของฟีโรโมนของสายพันธุ์ที่มีการผสมพันธุ์แบบตรงกันข้าม ดังนั้นวัสดุติดเชื้อในต้นกล้ามะเขือเทศที่ปลูกจากเมล็ดที่ติดเชื้อโอสปอร์จึงก่อโรคได้สูงสำหรับทั้งมะเขือเทศและมันฝรั่ง
การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้นำไปสู่การปรับโครงสร้างประชากรอีกครั้งซึ่งแสดงในการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญดังต่อไปนี้จากมุมมองทางระบาดวิทยา:
- ต้นกล้ามะเขือเทศที่ติดเชื้อได้กลายเป็นแหล่งสำคัญของการติดเชื้อในมันฝรั่ง (Filippov, Ivanyuk, ข้อความส่วนตัว)
- Epiphytoties บนมันฝรั่งเริ่มพบในช่วงต้นเดือนมิถุนายนเร็วกว่าปกติประมาณหนึ่งเดือน
- ในการปลูกมันฝรั่งเปอร์เซ็นต์ของการแข่งขัน T1 เพิ่มขึ้นซึ่งก่อนหน้านี้พบได้ในปริมาณเล็กน้อย (Ulanova et al., 2003)
- สายพันธุ์ที่แยกได้จากใบมะเขือเทศไม่แตกต่างจากสายพันธุ์มันฝรั่งอีกต่อไปในด้านความรุนแรงของยีนที่ทำให้เกิดความรุนแรงของมันฝรั่งและเริ่มมีมากกว่าสายพันธุ์ "มันฝรั่ง" ในความก้าวร้าวไม่เพียง แต่ในมะเขือเทศเท่านั้น แต่ยังรวมถึงมันฝรั่งด้วย (Lavrova et al., 2003; Ulanova et al. , 2003).
ดังนั้นแทนที่จะแตกต่างกันมีการรวมกันของประชากรการเกิดขึ้นของประชากรเดียวในพืชสองชนิดที่มีความรุนแรงสูงและความก้าวร้าวต่อทั้งสองชนิด
ข้อสรุป
ดังนั้นแม้จะมีการศึกษาเชื้อ P. infestans อย่างเข้มข้นเป็นเวลานานกว่า 150 ปีในทางชีววิทยารวมถึงชีววิทยาของประชากรของสาเหตุที่ทำให้เกิดโรคที่สำคัญที่สุดของพืช Solanaceous ที่ปลูก แต่ก็ยังไม่ทราบแน่ชัด ยังไม่ชัดเจนว่าการผ่านไปของแต่ละขั้นตอนของวงจรชีวิตมีผลต่อโครงสร้างของประชากรกลไกทางพันธุกรรมของความแปรปรวนของความก้าวร้าวและความรุนแรงของคลองคืออะไรอัตราส่วนของระบบสืบพันธุ์และระบบโคลนของการสืบพันธุ์ในประชากรตามธรรมชาติความไม่ลงรอยกันของพืชสืบทอดมาได้อย่างไรบทบาทของมันฝรั่งและมะเขือเทศในการติดเชื้อหลักของพืชเหล่านี้คืออะไรและใน อะไรคือผลกระทบต่อโครงสร้างประชากรของปรสิต จนถึงขณะนี้ปัญหาในทางปฏิบัติที่สำคัญเช่นกลไกทางพันธุกรรมในการเปลี่ยนความก้าวร้าวของปรสิตหรือการกัดเซาะของความต้านทานมันฝรั่งที่ไม่เฉพาะเจาะจงยังไม่ได้รับการแก้ไข ด้วยการเพิ่มความลึกและการขยายงานวิจัยเกี่ยวกับโรคใบไหม้ในมันฝรั่งทำให้ปรสิตกลายเป็นความท้าทายใหม่สำหรับนักวิจัย อย่างไรก็ตามการปรับปรุงความสามารถในการทดลองการเกิดขึ้นของวิธีการใหม่ ๆ ในการจัดการกับยีนและโปรตีนทำให้เราหวังว่าจะได้คำตอบที่ประสบความสำเร็จสำหรับคำถามที่เกิดขึ้น
บทความนี้ตีพิมพ์ในวารสาร "Potato Protection" (ฉบับที่ 3, 2017)