Генетический полиморфизм штаммов ToxB+ Pyrenophora tritici-repentis

Обложка


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Введение. Фитотоксин Ptr ToxB, наряду с Ptr ToxA, относится к факторам патогенности гриба Pyrenophora tritici-repentis, индуцирует хлороз листьев на восприимчивых сортах пшеницы и кодируется геном ToxB. Штаммы P. tritici-repentis c геном ToxB встречаются редко. Нами обнаружена уникальная популяция P. tritici-repentis, состоящая только из штаммов ToxB+.

Материалы и методы. Объектом исследования были 37 штаммов гриба, выделенных из листьев озимой пшеницы, выращенной в Греции в 2015 и 2019 гг. Штаммы оценили по вирулентности, наличию генов-эффекторов и средней копийности гена ToxB.

Результаты. Расовый состав популяции оказался преимущественно представлен авирулентной расой 4 (50 % штаммов). Штаммы расы 1 отсутствовали в обеих популяциях, тогда как штаммы других рас встречались с низкой частотой. Все анализированные штаммы P. tritici-repentis имели ген ToxB, тогда как его гомологи и ген ToxA отсутствовали в геноме. Средняя копийность (R) гена ToxB у трех штаммов P. tritici-repentis варьировала от 0,24 до 1,22. Средняя копийность гена ToxB у митотических потомков штамма Gr8, который характеризовался наименьшим значением R = 0,24, варьировала от 0,01 до 0,74 и в среднем оказалась в 2 раза выше, чем у материнского штамма.

Заключение. Предположительно, существует механизм, дающий преимущество ядрам ToxB+ в скорости деления по сравнению с ядрами ToxB–, что позволяет гену ToxB сохраняться в популяции P. tritici-repentis и свидетельствует о существовании дополнительной функции этого гена, не связанной с патогенностью, но дающей штамму гриба селективное преимущество.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Нина Васильевна Мироненко

Всероссийский научно-исследовательский институт защиты растений

Автор, ответственный за переписку.
Email: nina2601mir@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3383-2973
SPIN-код: 2047-7349

д-р биол. наук

Россия, 196608, Санкт-Петербург, Пушкин, шоссе Подбельского, д. 3

Александра Станиславовна Орина

Всероссийский научно-исследовательский институт защиты растений

Email: orina-alex@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-7657-6618
SPIN-код: 8590-0092

канд. биол. наук

Россия, 196608, Санкт-Петербург, Пушкин, шоссе Подбельского, д. 3

Надежда Михайловна Коваленко

Всероссийский научно-исследовательский институт защиты растений

Email: nadyakov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9577-8816
SPIN-код: 9610-4614

канд. биол. наук

Россия, 196608, Санкт-Петербург, Пушкин, шоссе Подбельского, д. 3

Список литературы

  1. Гарибова Л.В., Лекомцева С.Н. Основы микологии: морфология и систематика грибов и грибоподобных организмов. М.: Товарищество научных изданий КМК, 2005. 220 с.
  2. Gull K. Form and function of septa in filamentous fungi. In: The Filamentous Fungi. Smith J.E., Berry D.R., editors. Vol. 3. NY: John Wiley & Sons, Inc., 1978. P. 78–93.
  3. Wang M., Dean R.A. Movement of small RNAs in and between plants and fungi // Mol Plant Pathol. 2020. Vol. 21. No. 4. P. 589–601. doi: 10.1111/mpp.12911
  4. Мироненко Н.В., Орина А.С., Коваленко Н.М. Генетический полиморфизм ядер штаммов Pyrenophora tritici-repentis по генам-эффекторам ToxA и ToxB // Генетика. 2021. T. 57, № 5. C. 528–535. doi: 10.31857/S0016675821040093
  5. Momeni H., Aboukhaddour R., Javan-Nikkhah M., et al. Race identification of Pyrenophora tritici-repentis in Iran // J Plant Pathol. 2014. Vol. 96. No. 2. P. 287–294. doi: 10.4454/JPP.V96I2.036
  6. Lamari L., Strelkov S.E. The wheat — Pyrenophora tritici-repentis interaction: progress towards an understanding of tan spot disease // Can J Plant Pathol. 2010. Vol. 32. No. 1. P. 4–10. doi: 10.1080/07060661003594117
  7. Lamari L., Strelkov S., Yahyaoui A., et al. The identification of two new races of Pyrenophora tritici-repentis from the host center of diversity confirms a one-to-one relationship in tan spot of wheat // Phytopathol. 2003. Vol. 93. No. 4. P. 391–396. doi: 10.1094/PHYTO.2003.93.4.391
  8. Friesen T.L., Stukenbrock E.H., Liu Z., et al. Emergence of a new disease as a result of interspecific virulence gene transfer // Nat Genet. 2006. Vol. 38. No. 8. P. 953–956. doi: 10.1038/ng1839
  9. Strelkov S.E., Lamari L. Host-parasite interactions in tan spot Pyrenophora tritici-repentis of wheat // Can J Plant Pathol. 2003. Vol. 25. No. 4. P. 339–349. doi: 10.1080/07060660309507089
  10. Martinez J.P., Oesch N.W., Ciuffetti L.M. Characterization of the multiple-copy host-selective toxin gene, ToxB, in pathogenic and nonpathogenic isolates of Pyrenophora tritici-repentis // Mol Plant-Microbe Interact. 2004. Vol. 17. No. 5. P. 467–474. doi: 10.1094/MPMI.2004.17.5.467
  11. Aboukhaddour R., Cloutier S., Balance G.M., Lamari L. Genome characterization of Pyrenophora tritici-repentis isolates reveals high plasticity and independent chromosomal location of ToxA and ToxB // Mol Plant Pathol. 2009. Vol. 10. No. 2. P. 201–212. doi: 10.1111/J.1364-3703.2008.00520.X.
  12. Amaike S., Ozga J.A., Basu U., Strelkov S.E. Quantification of ToxB gene expression and formation of appressoria by isolates of Pyrenophora tritici-repentis differing in pathogenicity // Plant Pathol. 2008. Vol. 5. No. 4. P. 623–633. doi: 10.1111/j.1365-3059.2007.01821.x
  13. Strelkov S.E., Kowatsch R.F., Ballance G.M., Lamari L. Characterization of the ToxB gene from North African and Canadian isolates of Pyrenophora tritici-repentis // Physiol Mol Plant Pathol. 2006. Vol. 67. No. 3–5. P. 164–170. doi: 10.1016/j.pmpp.2005.12.004
  14. Lamari L., Sayoud R., Boulif M., Bernier C.C. Identification of a new race in Pyrenophora tritici-repentis: implication for the current pathotype classification system // Can J Plant Pathol. 1995. Vol. 17. No. 4. P. 312–318. doi: 10.1080/07060669509500668
  15. Ali S., Francl L.J., De Wolf E.D. First report of Pyrenophora tritici-repentis race 5 from North America // Plant Dis. 1999. Vol. 83. No. 6. P. 591. doi: 10.1094/PDIS.1999.83.6.591A
  16. Martinez J.P., Ottum S.A., Ali S., et al. Characterization of the ToxB gene from Pyrenophora tritici-repentis // Mol Plant-Microbe Interact. 2001. Vol. 14. No. 5. P. 675–677. doi: 10.1094/MPMI.2001.14.5.675
  17. Antoni E.A., Rybak K., Tucker M.P., et al. Ubiquity of ToxA and absence of ToxB in Australian populations of Pyrenophora tritici-repentis // Austral Plant Pathol. 2010. Vol. 39. P. 63–68. doi: 10.1071/AP09056
  18. Aboukhaddour R., Turkington T.K., Strelkov S.E. Race structure of Pyrenophora tritici-repentis (tan spot of wheat) in Alberta, Canada // Can J Plant Pathol. 2013. Vol. 35. No. 2. P. 256–268. doi: 10.1080/07060661.2013.782470
  19. Abdullah S., Sehgal S.K., Ali S., et al. Characterization of Pyrenophora tritici-repentis (tan spot of wheat) races in Baltic States and Romania // Plant Pathol J. 2017. Vol. 33. No. 2. P. 133–139. doi: 10.5423/PPJ.OA.10.2016.0214
  20. Мироненко Н.В., Баранова О.А., Коваленко Н.М., Михайлова Л.А. Частота гена ToxA в популяциях Pyrenophora tritici-repentis на Северном Кавказе и северо-западе России // Микология и фитопатология. 2015. Т. 49, № 5. С. 325–329.
  21. Мироненко Н.В., Баранова О.А., Коваленко Н.М., и др. Генетическая структура популяций Pyrenophora tritici-repentis, существующих на территории России, по микросателлитным маркерам // Генетика. 2016. Т. 52, № 8. С. 885–894. doi: 10.1134/S1022795416080093
  22. Мироненко Н.В., Баранова О.А., Коваленко Н.М. Характеристика географически отдаленных популяций Pyrenophora tritici-repentis по вирулентности и генам токсинообразования ToxA и ToxB // Вестник защиты растений. 2019. № 99. C. 24–29. doi: 10.31993/2308-6459-2019-1(99)-24-29
  23. Andrie R.M., Pandelova I., Ciuffetti L.M. A combination of phenotypic and genotypic characterization strengthens Pyrenophora tritici-repentis race identification // Phytopathol. 2007. Vol. 97. No. 6. P. 694–701. doi: 10.1094/PHYTO-97-6-0694
  24. Михайлова Л.А., Гультяева Е.И., Кокорина Н.М. Лабораторные методы культивирования возбудителя желтой пятнистости пшеницы Pyrenophora tritici-repentis // Микология и фитопатология. 2002. Т. 36, № 1. С. 63–67.
  25. Михайлова Л.А., Мироненко Н.В, Коваленко Н.М. Популяции Pyrenophora tritici-repentis на Северном Кавказе и северо-западе России: расовый состав и динамика вирулентности // Микология и фитопатология. 2014. Т. 48, № 6. С. 393–400.
  26. Murray H.G., Thompson W.F. Rapid isolation of high molecular weight DNA // Nucl Acids Res. 1980. Vol. 8. No. 19. P. 4321–4325. doi: 10.1093/nar/8.19.4321
  27. Rybak K., See P.T., Phan H.T., et al. A functionally conserved Zn2Cys6 binuclear cluster transcription factor class regulates necrotrophic effector gene expression and hostspecific virulence of two major Pleosporales fungal pathogens of wheat // Mol Plant Pathol. 2017. Vol. 18. No. 3. P. 420–434. doi: 10.1111/mpp.12511
  28. Livak K., Schmittgen T.D. Analysis of relative gene expression data using real-time quantitative PCR and the 2(–Delta Delta C(T)) method // Methods. 2001. Vol. 25. No. 4. P. 402–408. doi: 10.1006/meth.2001.1262
  29. Михайлова Л.А., Коваленко Н.М., Мироненко Н.В., Россеева Л.П. Популяции Pyrenophora tritici-repentis на территории России // Микология и фитопатология. 2015. Т. 49, № 4. С. 257–261.
  30. Hrushovetz S.B. Cytological studies of Helminthosporium sativum // Can J Bot. 1956. Vol. 34. No. 3. P. 321–327. doi: 10.1139/b56-025

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Расовый состав греческой популяции гриба P. tritici-repentis

Скачать (86KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Средняя копийность гена ToxB у субклонов штамма P. tritici-repentis Gr8. Линией показана средняя копийность гена ToxB у «материнского» штамма

Скачать (88KB)
Метаданные

© ООО "Эко-Вектор", 2021


СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 65617 от 04.05.2016.


Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах