Номер части:
Журнал
ISSN: 2411-6467 (Print)
ISSN: 2413-9335 (Online)
Статьи, опубликованные в журнале, представляется читателям на условиях свободной лицензии CC BY-ND

ГИБРИДИЗАЦИЯ ТУРЕЦКИХ И СЕВЕРОКАВКАЗСКИХ МОРФОТИПОВ CRYPHONECTRIA PARASITICA (MURRIL) M.E.BARR. – ВОЗБУДИТЕЛЯ РАКА КОРЫ КАШТАНА ПОСЕВНОГО



Науки и перечень статей вошедших в журнал:
DOI:
Дата публикации статьи в журнале:
Название журнала: Евразийский Союз Ученых — публикация научных статей в ежемесячном научном журнале, Выпуск: , Том: , Страницы в выпуске: -
Данные для цитирования: . ГИБРИДИЗАЦИЯ ТУРЕЦКИХ И СЕВЕРОКАВКАЗСКИХ МОРФОТИПОВ CRYPHONECTRIA PARASITICA (MURRIL) M.E.BARR. – ВОЗБУДИТЕЛЯ РАКА КОРЫ КАШТАНА ПОСЕВНОГО // Евразийский Союз Ученых — публикация научных статей в ежемесячном научном журнале. Биологические науки. ; ():-.

Прогрессирующая деградация естественной популяции и порослевого молодняка в границах искусственного ареала каштана посевного (Castanea sativa Mill.) – ценной древесной, орехоплодной, декоративной, таннино-, витамино-, пыльце- и нектароносной лесной культуры в различных эколого-географических регионах мира, обусловлена эпифитотийным развитием рака, «некроза» или «ржавчины» коры. Возбудитель заболевания  – раневой гриб Cryphonectria parasitica (Murrill) M. E. Barr., сохраняясь на растительных остатках и мертвой древесине, инфицирует поврежденные механически или насекомыми участки коры. Раком поражаются все надземные органы за исключением листьев. Вначале болезнь появляется на одной из ветвей кроны, а затем путем вторичных заражений распространяется по окружности ствола вниз дерева. Мицелий патогена, развиваясь в живой коре, камбиальном слое и тканях заболони, колонизирует сосуды. Происходит некротизация, гипертрофия, разрушение и отслаивание коры, с обратной стороны которой формируются бледно–бурые веерообразные сплетения мицелия C. parasitica. В некротических трещинах коры образуются многочисленные плодовые тела гриба в виде желтых или буровато-красных стром [10]. Существенное влияние на патогенез оказывают токсические метаболиты гриба, нарушающие водный потенциал растительных тканей и функции мембран клеток. Недостаточное водоснабжение, наряду с пробуждением спящих почек и обильным образованием «водяных побегов» по всей длине ствола, вызывает массовое отмирание кроны и боковых ветвей. Пораженное дерево погибает до момента распространения мицелия паразита в комлевую часть ствола.

Формированию новых очагов инфекции способствует вариабельность паразитических свойств и накопление агрессивных морфотипов в популяции гриба [4, с. 30; 6, с. 49]. Планетарный мониторинг микроэволюционных процессов в природных популяциях C. parasitica позволил выделить изоляты белой морфологии, содержащие в геноме плазмиды dsRNA. Гиповирулентные изоляты, отличающиеся медленным ростом, пониженной споруляцией и ослабленной агрессивностью, представляют практический интерес для биологического контроля рака коры каштана путем эволюции толерантности паразита к гиповирусу [12, с. 866]. Поскольку, варьирующий по штаммовому составу Cryphonectria hypovirus встречается в каштановых лесах спорадически, для инокуляции пораженных раком участков коры используют тестерные гиповирулентные изоляты [11, с. 378; 15, с. 200]. Успешная конверсия гиповируса возможна между вегетативно совместимыми изолятами паразита в популяциях с преобладанием бесполого типа размножения [13, с. 311; 15, с.192;  16, с. 279]. Оптимальная результативность достигается при многократной интродукции гиповируса, поскольку dsRNA в естественных популяциях паразита распространяется незначительно, а продуцируемые гиповирулентными изолятами пикноспоры формируют типичные высокоагрессивные клоны [13, с. 338; 14, с. 55].

В каштановых лесах Северокавказского региона нами обнаружены гиповирулентные изоляты C. parasitica alb–морфотипа [4, с. 30], инвазированные штаммом  гиповируса CHV1-EP713 [1, с. 10, 16]. В серии скрещиваний aur – агрессивных с alb – гиповирулентными изолятами установлена несовместимая реакция барраж [3; 4, с. 31]. На этом основании сделан вывод о блокировании трансмиссии гиповируса CHV1-EP713 из alb–гиповирулентных изолятов в aur–агрессивные системой вегетативной несовместимости [4, с. 32].

Цель исследований – гибридизация и выделение вегетативно совместимых групп морфотипов C. parasitica из причерноморского ареала каштана посевного Турции как ближайшего природно-климатического аналога Северного Кавказа.

Материалы и методы

В 2010–2012гг. поэтапно скрещивали 31 число изолятов C. parasitica: Турция –21 и Северный Кавказ –10. В первой серии опытов гибридизировали изоляты, выделенные из каштана посевного на севере Турции в Бартынской (Амасрынский, Бартынский, Хасанкадынский районы) и Зонгулдакской (Алаплынский район) областях. Изоляты, полученные из Московского государственного областного университета в процессе творческих контактов [1, с. 6], дифференцировали на высокоагрессивные aur–оранжевые; среднеагрессивные lut– золотисто-желтые; гиповирулентные alb–беловатые [5, с. 46; 9]. Обозначили изоляты согласно территориально – географическим границам, в пределах которых осуществлялся сбор инфекционного материала: aur – Ba1, Ba2, Bb3, Bh4, Bh5, Sa6, Sa7, Sa8, Sa9; lut – Ba10, Ba11, Bb12, Sa13, Sa14, Sa15; alb – Bh16, Bh17, Sa18, Sa19, Sa20, Sa21. Во второй серии опытов попарно скрещивали турецкие и выделенные нами северокавказские изоляты, обозначенные начальными буквами локальных популяций (А– Адлерская, С– Сочинская, Кп– Краснополянская, Л– Лазаревская, Кр– Краснодарская) в соответствии с порядковыми коллекционными номерами: aur – А47, С32, Кп42, Л79, Кр61; lut – А12, С25, Кп14; alb – А2, А9 [2; 4, с. 29]. В опытах использовали картофельно–глюкозный агар, чашки Петри инкубировали в течение 30 сут. при 24–26°С. Типы взаимодействия изолятов классифицировали как антагонизм (барраж и бордюр), совместимость [7, с. 5–13]. Для распределения изолятов по типам взаимодействия использовали показатель частоты (p), рассчитанный от суммарного числа скрещиваемых комбинаций, принятого за 1. Частоту распределения морфотипов по анализируемым признакам оценивали с помощью индекса разнообразия Шеннона (Н) по формуле: H= – ∑pi ln pi, где pi – частота i–го морфотипа. Экспериментальные данные обрабатывали методами статистического анализа [8, с. 251] с использованием пакетов прикладных программ Excel и Statistica.

Результаты и обсуждение

Гибридизация морфотипов C. parasitica из Турции. Скрещивание изолятов выявило доминирование антагонистических реакций – барраж и бордюр. Барраж – разграничительная линия из мертвых клеток в зоне контакта двух колоний, фиксировался при сокультивировании изолятов независимо от их территориальной принадлежности. Перитеции в зонах барража не формировались, что позволило отнести тестируемые изоляты к МАТ–1 типу спаривания. Наши данные не противоречат известным сведениям об отсутствии полового размножения в популяциях C. parasitica некоторых провинций Турции [12, с. 866]. Между показателями частоты распределения (p) изолятов по типам взаимодействия и индексом разнообразия Шеннона обнаружена высокая положительная корреляционная связь (Cr=0,97±0,08; P<0,001). Частота морфотипов с реакцией барраж достигала максимального уровня (p=0,88±0,04; Н=1,44), причем оказалась относительно выше в Зонгулдакской популяции по сравнению с Бартынской (Рис. 1). В комбинациях суммарных скрещиваний изолятов из обеих выборок выявлена предельно высокая частота индивидуумов (p=0,46±0,04) с реакцией барраж, при среднем значении индекса разнообразия Шеннона (Н=0,52). Бордюр (отталкивание) – торможение роста изолятов к центру чашки Петри с отсутствием мицелия на границе между колониями, наблюдался при гибридизации изолятов из Бартынской популяции, а также в сочетаниях из обеих выборок. Вегетативная совместимость – сращивание колоний и отсутствие разграничительных линий, обнаружена в 14 сочетаниях морфотипов (p= 0,07±0,04; Н=0,37).

При гибридизации изолятов равнозначных и разнокачественных морфотипов во всех анализируемых сочетаниях формировался барраж. В комбинациях однотипных индивидуумов частота и индекс разнообразия Шеннона достигали максимального уровня среди высокоагрессивных морфотипов auraur (p=0,11±0,02; Н=0,35), а минимального – слабовирулентных alb–alb (Рис. 2).

Рисунок 1. Типы реакций при гибридизации морфотипов

Cryphonectria parasitica из Турции

Условные обозначения: а – частота (p) морфотипа, б – индекс Шеннона. Реакции взаимодействия: I – барраж, II – бордюр, III – совместимость. Комбинации скрещивания морфотипов по популяциям: 1– Бартынская, 2 – Зонгулдакская, 3 – Бартынская + Зонгулдакская

В рознящихся группах морфотипов, превалировали комбинации aurlut и aur alb (p= 0,26±0,02; Н=0,51). Бордюр проявлялся в парах морфотипов auraur из обеих выборок при гибридизации изолятов Ba1+Ba2+Ba3, а также каждого из них с Bh4, Bh5 и Sa6. Совместимыми оказались сочетания морфотипов: lutlut (Н=0,07) и alb–alb (Н=0,22). Характерно, что в комбинации морфотипов alb–alb выявлено сращивание изолятов: Bh16+Bh17 и каждого из них с Sa18; Sa18 + Sa19 с Sa20 и Sa21; Sa19 + Sa20 и Sa21; Sa20+Sa21. Можно предположить, что отсутствие совместимых комбинаций и наличие барража между некоторыми изолятами alb – морфотипа из Турции, свидетельствует в пользу их интерстерильности. Итак, линия барража предотвращает конверсию гиповирусов CHV1-EP721 и CHV1-euro7, идентифицированных в геноме Bh16 и Sa19 alb – морфотипа [1, с. 16], в aur – агрессивные изоляты C. parasitica.

Рисунок 2. Типы реакций при гибридизации равнозначных и разнокачественных морфотипов Cryphonectria parasitica из Турции

 

Условные обозначения:  а – частота (p) морфотипа, б – индекс Шеннона. Реакции взаимодействия: I – барраж, II – бордюр, III – совместимость

Перекрестная гибридизация морфотипов из Турции и Северного Кавказа [2]. Сокультивирование равнозначных и разнокачественных морфотипов выявило преобладание реакции барраж (p=0,90±0,03; Н=2,17). Бордюр обнаружен в сочетаниях морфотипов lutlut и alb alb (Рис. 3). При этом в комбинациях морфотипов lutlut антагонизм проявили изоляты: Ba10 + А12, Ba10 + С25 и Bb12 + С25. Совместимыми оказались только изоляты Ba11, Sa13 и Sa15 с Кп14 из Краснополянской выборки. Нашими предыдущими исследованиями подтверждена вегетативная совместимость lutlut морфотипов из северокавказской популяции [3]. Следовательно, lut – морфотипы из Турции и Северного Кавказа относятся к генетически различным индивидуумам. Не исключено, что вегетативная несовместимость обусловлена также инфицированием изолятов lutморфотипа Cryphonectria hypovirus, не относящимися к подтипу CHV1 и ранее не обнаруженными в Европе.

Таким образом, инвазия гиповируса CHV1-EP713 из alb – морфотипов северокавказской популяции в турецкие aur – агрессивные изоляты блокируется линией барража. Конверсия гиповирулентности возможна лишь при вегетативной гибридизации alb – морфотипов А2 и А9 из Северного Кавказа со среднеагрессивными lut – Ba11, Sa13 и Sa15 и слабовирулентными alb – Sa20 и Sa21 из Турции.

Рисунок 3. Типы реакций при гибридизации равнозначных и разнокачественных морфотипов Cryphonectria parasitica из Турции и Северного Кавказа

Условные обозначения:  а – частота (p) морфотипа, б – индекс Шеннона. Реакции взаимодействия: I – барраж, II – бордюр, III – совместимость.

Анализ типов взаимодействия изолятов выявил наличие 9 VC–групп (Н=2,37) в локальных популяциях C. parasitica из Турции, среди которых вегетативно совместимыми оказались 2. Ранее, в скрещиваемых комбинациях турецких изолятов с европейскими гиповирулентными тестерами EU–1 и EU–2 выделено 2 VC–группы [11, с. 380]. Перекрестная гибридизация изолятов из Турции и Северного Кавказа подтвердила наличие 15VC–групп (Н=2,68), а совместимостью отличались 3. В локальных популяциях C. parasitica Северного Кавказа нами идентифицировано 38 мелких VC–групп, агрегированных в 6 VC–групп более высокого ранга, различающихся числом изолятов и типом вегетативной несовместимости. Варьирование числа VC–групп, вероятно, обусловлено штаммовыми различиями гиповирусов. Исследованиями подтверждена идентичность турецких и европейских штаммов CHV1–ЕР721 и CHV1–Euro7, незначительно влияющих на морфологические и паразитические признаки C. parasitica [1, с. 16; 15, с. 202]. Напротив, существенно преобразующий геном патогена высокоагрессивный гиповирус CHV1–ЕР713 [14, с. 60], обнаружен только в выделенных нами гиповирулентных изолятах alb – морфотипа на Северном Кавказе [3].

Результаты исследований объяснимы с точки зрения высокого уровня полиморфизма C. parasitica по генам вегетативной несовместимости.  Функция вегетативной несовместимости у природных изолятов гриба контролируется шестью несцепленными vic локусами, генетика которых сложна и недостаточно изучена [7, с. 112]. Определенное сочетание аллелей специфических локусов двух взаимодействующих изолятов обусловливает вегетативную несовместимость. Опытами in vitro доказано, что  конверсия  агрессивных штаммов в гиповирулентные обусловлена числом  VC – локусов, по которым отличаются тестируемые изоляты. Различия изолятов по одной паре аллелей снижают, но не препятствуют миграции dsRNA, а по многим локусам – полностью предотвращают трансмиссию гиповирулентности. Показано, что не только географически удаленные популяции C. parasitica, но и формирующиеся на одной раковой опухоли, распадаются на значительное число вегетативно несовместимых VC– групп. Изолированность соседних колоний друг от друга обеспечивает внутривидовую дивергенцию, а накопление в геноме гиповируса [12, с. 866] препятствует половому скрещиванию изолятов паразита [7, с. 113]. В частности, азиатские популяции гриба по сравнению с европейскими и североамериканскими генетически более полиморфны, что подтверждает наличие выделенных в Японии и Китае нескольких десятков VC – групп. При этом VC– группы из Японии проявили совместимость с 64 VC– группами из Европы [16, с. 280].

Таким образом, нами впервые проведена вегетативная гибридизация морфотипов C. parasitica из Турции и Северного Кавказа. Доказано, что в турецкой популяции паразита трансмиссия гиповирусов CHV1-EP721 и CHV1-euro7 из alb–гиповирулентных в aur–агрессивные изоляты ингибируется наличием барьера вегетативной несовместимости – барраж или бордюр. Подтверждена возможность распространения фактора гиповирулентности путем конверсии штамма CHV1-EP713 из генома А2 и А9 alb – морфотипа Северного Кавказа в среднеагрессивные lut– изоляты C. parasitica Турции.

Список литературы

  1. Белов А.А. Внутривидовой полиморфизм фитопатогенного гриба Cryphonectria parasitica в причерноморской части ареала каштана посевного (Castanea sativa)/ А.А. Белов // Автореф. дис. … канд. биол. наук. М., 2010. – 19с.
  2. Гибридизация изолятов C. parasitica (Северный Кавказ # Турция) – режим доступа к изд.: https://www.facebook.com/nina.grinko/photos_albums#
  3. Гибридизация морфотипов Cryphonectria parasitica: Северный Кавказ – режим доступа к изд.: https://www.facebook.com/nina.grinko/photos_albums#
  4. Гринько Н.Н. Внутривидовое разнообразие возбудителя рака каштана съедобного на Северном Кавказе/ Н.Н. Гринько// Вестник РАСХН, 2009. – №4. – С. 29 – 33.
  5. Гринько Н.Н. Морфологическая изменчивость гриба Cryphonectria parasitica (Murrill) M.E.Barr. из Турции/ Н.Н. Гринько// Вісник Харьківського нац. аграр. ун–ту ім. В.В.Докучаева: сер. «Фітопатологiя та ентомологiя». – Харків, 2011. – №9. – С. 44–50.
  6. Гринько Н.Н. Агрессивность внутривидовых структур гриба Cryphonectria parasitica (Murrill) M.E.Barr. из Турции/ Н.Н. Гринько // Вісник Харьківського нац. аграр. ун–ту ім. В.В.Докучаева: сер. «Фітопатологiя та ентомологiя». – Харків, 2012 – №11. – С. 46–51.  
  7. Дьяков Ю.Т. Вегетативная несовместимость у фитопатогенных грибов/ Ю.Т. Дьяков, А.В. Долгова // М.: МГУ, 1995. – 161с.
  8. Зайцев Г.Н. Математическая статистика в экспериментальной ботанике/ Г.Н. Зайцев// М.: Наука, 1984. – 424с.
  9. Полиморфизм гриба Cryphonectria parasitica: Турция – режим доступа к изд.: https://www.facebook.com/nina.grinko/photos_albums#
  10. Рак коры каштана (Castanea sativa) – режим доступа к изд.: https://www.facebook.com/nina.grinko/photos_albums#
  11. Çeliker N.M. Evalution of hypovirulent isolates of Cryphonectria parasitica for the biological control of chestnut blight in Turkey/ N.M. Çeliker, E. Onoğur // Forest Snow and Landscape Res., 2001. – Vol. 76. – № 3.  – 378 – 382.
  12. Döken M.T. Chestnut blight and evalution of the feasibility of its biological control in the Aydin province, Turkey by using hypovirulence: I European Congress on chestnut castanea/ M.T. Döken, Açikgöz, O. Erincik //Acta Hortical, 2009. – P. 866.
  13. Milgroom M. G. Biological control of chestnut blight with hypovirulence: A critical analys/ M. G. Milgroom, P. Cortesi // Ann. Reviem of Phytopathol.: Palo Alto (), 2004. – Vol. 42. – P.  311 – 338.
  14. Robin C. Dominance of natural over released biological control agents of the chestnut blight fungus Cryphonectria parasitica in south – casters France is associated with fitness – related traits/ C. Robin, S. Lanz, A. Souteron, D. Rigling // Biol. Control., 2010. – Vol. 53. – № 1. –   55 – 61.
  15. Linder-Basso D. Genome analysis of Cryphonectria hypovirus 4, the most common hypovirus species in North America /D. Linder-Basso, J. N. Dynek, B. I. Hillman  // Virology, 2005. –Vol. 1. – № 337. –P.  192 – 203.
  16. Liu Y. C. High diversity of vegetative compatibility types in Cryphonectria parasitica in Japan and China/ Y. C. Liu, M. G. Milgroom // Mycologia, 2007. – Vol. 99. – № 2. – С. 29 – 33.[schema type=»book» name=»ГИБРИДИЗАЦИЯ ТУРЕЦКИХ И СЕВЕРОКАВКАЗСКИХ МОРФОТИПОВ CRYPHONECTRIA PARASITICA (MURRIL) M.E.BARR. – ВОЗБУДИТЕЛЯ РАКА КОРЫ КАШТАНА ПОСЕВНОГО » author=»Гринько Нина Николаевна» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-03-30″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_30.04.2015_04(13)» ebook=»yes» ]
Список литературы:


Записи созданы 9819

Похожие записи

Начните вводить, то что вы ищите выше и нажмите кнопку Enter для поиска. Нажмите кнопку ESC для отмены.

Вернуться наверх
slot terbaru slot demo slot gacor slot terbaru slot gacor slot dana rtp slot server luar slot gacor slot gacor
404: Not Found