S.N. 엘란 스키, L.Yu. Kokaeva, N.V. Statsyuk, Yu.T. Dyakov
소개
Oomycete Phytophthora infestans (Mont.) De Bary-감자와 토마토의 가장 경제적으로 중요한 질병 인 역병의 원인이되는 인자는 XNUMX 세기 반 이상 여러 국가의 연구자들의 관심을 끌었습니다. XNUMX 세기 중반에 갑자기 유럽에 출현하여 여러 세대의 기억 속에 남아있는 감자 전염병을 일으켰습니다.
지금까지 종종 "아일랜드 기아의 버섯"이라고 불립니다. 최초의 전염병이 발생한 지 거의 1935 년이 지난 후, 역병에 내성이있는 야생 멕시코 감자 종이 발견되었고 재배 된 감자와 교배하는 방법이 개발되었으며 (Muller, 1937), 최초의 역병 저항성 품종이 획득되었습니다 (Pushkarev, XNUMX). 그러나 상업적 재배가 시작된 직후 내성 품종에 독성이있는 역병 병원균의 종족이 축적되었습니다. 멕시코 야생 감자의 새로운 저항성 유전자를 품종에 도입하는 것은 빠르게 효과를 잃기 시작했습니다.
단일 유전자 (수직) 저항의 사용 실패로 인해 육종가들은 비특이적 다 유전자 (수평) 저항을 이용하는 더 복잡한 방법을 찾게되었습니다. 최근 몇 년 동안 매우 공격적인 종족이 기생충의 개별 개체군에 축적되기 시작하여 비특이적 저항성조차도 침식시킵니다. 살균제 내성 균주의 출현은 감자 보호 화학 물질 사용에 문제를 일으켰습니다.
난 균류와 진균의 화학적 조성, 미세 구조 및 신진 대사에있어서 중요한 차이로 인해, 많은 진균 성 질병으로부터 식물을 보호하는 데 사용되는 살균제, 특히 전신성 살균제는 난 균류에 대해 효과가 없습니다.
따라서 역병에 대한 화학적 보호에는 광범위한 작용의 접촉 제제로 여러 번 (시즌 당 최대 12 회 이상) 스프레이가 사용되었습니다. 혁명적 인 단계는 난 균류에 독성이 있고 식물에 전신적으로 퍼지는 페닐 아미드의 사용이었습니다. 그러나 이들의 광범위한 사용으로 인해 곰팡이 집단에 내성 균주가 빠르게 축적되어 식물 보호가 상당히 복잡해졌습니다 (Davidse et al., 1981). P. infestans는 사실상 온대 지역의 유일한 기생충이며, 유기 농업에서 화학적 보호 수단을 사용하지 않고는 그 피해를 중화 할 수 없습니다 (Van Bruggen, 1995).
위의 내용은 P. infestans 개체군에 대한 연구에 여러 국가의 연구자들이 보인 막대한 관심, 그들의 풍부함과 유전 적 구성의 역학, 가변성의 유전 적 메커니즘을 설명합니다.
R. INFESTANS의 라이프 사이클
Oomycete Phytophthora infestans는 감자 잎 내부에 haustoria가있는 세포 간 균사체를 발달시킵니다. 잎의 조직을 먹으면 검은 반점이 형성되어 습한 날씨에 검게 변하고 썩습니다. 강한 패배로 전체 잎이 죽습니다. 수유 기간이 지나면 기공을 통해 바깥쪽으로 자라는 균사체 (포자낭 포)에 파생물이 형성됩니다. 습한 날씨에는 잎 밑면의 반점 주변에 흰색 꽃이 생깁니다. 포자낭의 끝에서 레몬 모양의 유 포자낭이 형성되어 빗물을 뿌려서 떨어져 나간다 (그림 1). 감자 잎의 표면에 물방울이 들어가면 포자낭은 6-8 개의 유포자로 발아하며, 운동 기간 후 둥글고 껍질로 덮여 있으며 새싹 튜브로 발아합니다. 새싹은 기공을 통해 잎 조직으로 침투합니다. 특정 조건에서 포자낭은 성장 튜브에서 직접 잎 조직으로 자랄 수 있습니다. 유리한 조건에서 감염에서 새로운 포자 형성까지 걸리는 시간은 3-4 일입니다.
땅에 떨어지고 토양을 통해 여과되면 포자낭은 괴경을 감염시킬 수 있습니다. 심각하게 영향을받은 괴경은 보관 중에 썩습니다. 약하게 감염된 경우 감염은 다음 시즌까지 지속될 수 있습니다. 또한, 역병의 원인 인자는 식물 파편과 토마토 씨앗의 토양에서 난자 (두꺼운 벽으로 둘러싸인 성 포자)의 형태로 겨울에 지속될 수 있습니다. 다른 유형의 짝짓기 균주가 과도한 수분과 만나면 식물의 살아있는 장기에 난자가 형성됩니다. 봄에는 심은 감염된 괴경과 난포자가있는 식물 잔류 물에 무성 포자 형성이 형성됩니다. 유주자는 토양에 들어가 식물의 아래쪽 잎에 감염을 일으 킵니다. 어떤 경우에는 균사체가 감염된 결절에서 식물의 녹색 부분으로 자랄 수 있으며 대개 줄기의 윗부분에 나타납니다.
난 균류와 대부분의 균류 사이의 중요한 차이점은 생식 체 감수 분열과 환원성 핵분열없이 접합체 (난 포자)의 발아가있는 생애주기에서 XNUMX 배기가 우세하다는 것입니다. 이 기능과 양성애를 대체하는 쌍 극성 이종주의는 고등 진핵 생물 집단을 연구하기 위해 개발 된 접근법을 난 균류에 적용 할 수있게하는 것으로 보입니다 (범혼 혈증 분석 및 집단 세분화, 집단 내 및 집단 간 유전자 흐름 등). 그러나 세 가지 요인이 P. infestans 개체군 연구에서 이러한 접근법을 완전히 이전하는 것을 허용하지 않습니다.
1. 잡종 난포와 함께자가 생식력과 분생 적 난포자가 개체군에서 형성되며 (Fife and Shaw, 1992; Anikina et al., 1997a; Savenkova, Cherepnikoba-Anirina, 2002; Smirnov, 2003), 그 형성 빈도는 영향을주기에 충분할 수 있습니다. 테스트 결과에.
2. P. infestans의 성적 과정은 개체군 크기의 역학에 미미한 영향을 미칩니다. 왜냐하면 곰팡이는 주로 영양 포자에 의해 번식하여 영양 배지에 대한 전통적인 방법에 의한 교배 유형 분석 결과의 90 % 이상을 형성하기 때문입니다. ... 성장기 여러 세대의 무성 포자 형성 (다 환성 질환 발생). Oospores는 녹색 식물이없는 기간 (겨울철) 및 묘목의 XNUMX 차 감염 기간 동안 유기체의 보존에 중요한 역할을합니다. 그런 다음 여름 동안 클론 복제 및 증가 또는 반대로 성적 재조합의 결과로 발생한 개별 클론 수의 감소가 발생하며 이는 주로 더 적응 된 항목의 선택에 의해 결정됩니다. 따라서 epiphytotics의 시작과 끝에서 집단의 개별 클론 비율은 완전히 다를 수 있습니다.
3. 설명 된주기는 고국 인 중앙 아메리카에있는 P. infestans의 토착 개체군에서 일반적입니다. 세계의 다른 지역에서는 성행위가 100 년 이상 알려지지 않았으며 감염된 감자 괴경의 식물성 균사체가 겨울철 단계였습니다. 생애주기는 완전히 무감각했고, 확산은 본질적으로 초점이었습니다. 단일 감염된 심은 괴경의 감염이 잎으로 전달되어 질병의 주요 병소를 형성하여 질병의 대규모 발달과 합쳐질 수 있습니다.
따라서 일부 지역에서는 성주기와 무성주기가 번갈아 가며 다른 지역에서는 무 성애주기 만있을 수 있습니다.
P. INFESTANS의 기원
P. infestans는 1991 세기 상반기에 유럽에 나타났습니다. 감자는 남미 북동부에서 자생하기 때문에 칠레의 질산염이 붐을 일으키면서 기생충이 유럽으로 옮겨진 것으로 추정됩니다. 그러나 멕시코 톨 루카 밸리에있는 록펠러 센터 감자 생산지에서 수행 된 연구는 이러한 관점을 재검토하도록 강요했습니다 (Niederhauser, 1993, XNUMX).
1. 톨 루카 계곡에서 지역 결절 감자 종 (Solanum demissum, S. bulbocastanum 등)은 높은 수준의 비특이적 저항성과 결합하여 기생충과의 긴 공진화를 나타내는 서로 다른 수직 저항 유전자 세트를 가지고 있습니다. 작물 감자를 포함한 남미 종은 저항 유전자가 부족합니다.
2. Toluca Valley에서 교배 유형 A1 및 A2를 가진 분리 주가 발견되며 그 결과 P. infestans의 교배 개체군이 널리 퍼져 있습니다. 경작 된 감자의 고향 인 남미에서는 기생충이 클론으로 퍼집니다.
3. 톨 루카 계곡에는 매년 심각한 역병이 발생합니다. 따라서 북미 연구자들 (Cornell University) 사이에서 감자 식물성 발상지 인 Mesoamerica (중앙 아메리카)에 대한 의견이 확립되었습니다 (Goodwin et al., 1994).
남미 연구자들은이 의견을 공유하지 않습니다. 그들은 재배 된 감자와 그 기생충 P. infestans가 공통의 고향 인 남미 안데스 산맥을 가지고 있다고 믿습니다. 그들은 미토콘드리아 게놈 (mtDNA)과 핵 유전자 RAS 및 β- 튜 불린 (Gomez-Alpizar et al., 2007)의 DNA 다형성 분석에 대한 분자 연구를 통해 그들의 관점을지지했습니다. 그들은 세계의 다른 지역에서 수집 된 균주가 남미 안데스 산맥에서 발견되는 세 가지 다른 조상 계통의 후손임을 보여주었습니다. 안데스 일배 체형은 두 계통의 후손입니다. 가장 오래된 mtDNA 계통의 분리는 에콰도르의 Anarrhicomenum 섹션의 야생 Solanaceae에서 발견되는 반면, 두 번째 계통의 분리는 감자, 토마토 및 야생 밤색에서 일반적입니다. 톨 루카에서는 희귀 한 일배 체형도 단 하나의 계통에서 유래하며, 톨 루카 균주의 유전 적 가변성 (일부 가변 부위의 낮은 대립 유전자 빈도)은 최근 드리프트로 인한 강력한 설립자 효과를 시사합니다.
또한 안데스에서 P. infestans와 형태 학적 및 유 전적으로 유사한 새로운 종인 P. andina가 발견되었으며, 저자에 따르면 안데스를 Phytophthora 속의 종 분화 핫스팟으로 지적했습니다. 마지막으로, 유럽과 미국에서 P. Infestans 인구는 두 안데스 혈통을 모두 포함하는 반면 톨 루카에서는 단 하나입니다.
이 출판물은 이전 연구를 수정하기 위해 많은 실험 작업을 수행 한 여러 국가의 연구자 그룹의 응답을 촉발했습니다 (Goss et al., 2014). 이 연구에서 첫째, DNA 다형성을 연구하기 위해 더 많은 정보를 제공하는 미세 위성 DNA 서열이 사용되었습니다. 둘째, 클러스터링, 마이그레이션 경로, 인구 발산 시간 등의 분석을 위해 더 발전된 모델 (F- 통계, 베이지안 근사 등)이 사용되었으며, 셋째, 하이브리드 자연이 확립 된 안데스 종 P. andina와 비교가 사용되었습니다 (P. infestans x Phytophthora sp.) , 그러나 또한 멕시코 고유종 인 P. mirabilis, P. Ipomoeae 및 Phytophthora phaseoli-유 전적으로 가까운 P. infestans가 같은 계통에 속한다 (Kroon et al., 2012). 이러한 분석의 결과, 연구에 참여한 Phytophthora 속의 모든 종의 계통 발생 나무의 뿌리 부분은 P. andina 잡종을 제외하고 멕시코 계통에 속하며 이동 흐름은 방향이 멕시코-안데스이고 그 반대가 아니며 그 시작은 유럽과 일치한다는 것이 분명하게 밝혀졌습니다. 신세계의 식민지화 (300-600 년 전). 따라서 감자의 패배에 특화된 P. infestans 종의 출현은 결절성 밤색 형성의 이차 유전 적 중심에서 발생했습니다. 중앙 아메리카에서.
P. INFESTANS의 게놈
2009 년에 국제적인 과학자 팀은 전체 P 인페 스탄 스 게놈 (Haas et al, 2009)을 시퀀싱했으며 크기는 240MB였습니다. 이것은 밀접하게 관련된 종인 P. sojae (95 Mb)에서 콩의 뿌리 부패를 유발하고 P. Ramorum (65 Mb)은 참나무, 너도밤 나무 등 귀중한 수종에 영향을 미칩니다. 얻은 데이터는 게놈에 많은 수의 반복 된 서열 (74 %)이 포함되어 있음을 보여주었습니다. 게놈에는 17797 개의 단백질 코딩 유전자가 포함되어 있으며, 대부분은 DNA 복제, 단백질의 전사 및 번역을 포함한 세포 과정에 관여하는 유전자입니다.
Phytophthora 속의 게놈을 비교하면 유전자 밀도가 상대적으로 높고 반복 된 서열의 함량이 상대적으로 낮은 보존 된 유전자의 서열 블록으로 구성된 특이한 게놈 조직이 나타 났으며, 유전자 밀도가 낮고 반복 영역의 함량이 높은 비 보존 유전자 서열이있는 개별 영역이 발견되었습니다. 보존 적 블록은 모든 P. infestans 단백질 코딩 유전자의 70 % (12440)를 차지합니다. 보존 적 블록 내에서 유전자는 일반적으로 604bp의 평균 유전자 간 거리로 밀접하게 배치됩니다. 보수적 블록 사이의 영역에서 반복 요소의 밀도 증가로 인해 유전자 간 거리가 더 큽니다 (3700bp). 빠르게 진화하는 이펙터 분비 유전자는 유전자가 부족한 영역에 있습니다.
P. Infestans 게놈의 서열 분석은 게놈의 약 XNUMX/XNUMX이 전이 가능 요소에 속한다는 것을 보여주었습니다. P. infestans의 게놈은 다른 알려진 게놈보다 훨씬 더 많은 트랜스포존 계열을 포함합니다. 대부분의 P. infestans 트랜스포존은 집시 가족에 속합니다.
P. infestans 게놈에서 병인과 관련된 많은 특정 유전자 패밀리가 확인되었습니다. 그들 중 상당 부분은 숙주 식물의 생리를 변화시키고 감염에 기여하는 이펙터 단백질을 암호화합니다. 그것들은 크게 두 가지 범주로 나뉩니다. 세포 간 공간 (아포 플라 스트)에서 작용하는 아포 플라스틱 이펙터와 하우스 토리아를 통해 세포에 들어가는 세포질 이펙터입니다. 아포 플라스틱 이펙터는 식물 세포를 파괴하는 프로테아제, 리파아제 및 글리코 실라 아제와 같은 분비 된 가수 분해 효소; 숙주 식물 방어 효소의 억제제 및 Nep1 유사 단백질 (NPL) 및 Pcf 유사 소형 시스테인이 풍부한 단백질 (SCR)과 같은 괴사 독소.
P. infestans 이펙터 유전자는 많고 일반적으로 비병원성 유전자보다 큽니다. 가장 잘 알려진 것은 세포질 이펙터 RXLR 및 Crinkler (CNR)입니다. 난 균류의 전형적인 세포질 이펙터는 RXLR 단백질입니다. 지금까지 발견 된 모든 RXLR 이펙터 유전자는 아미노 말단 그룹 Arg-XLeu-Arg를 포함하며, 여기서 X는 아미노산입니다. 연구 결과 P. infestans 게놈에는 563 개의 RXLR 유전자가있는 것으로 나타 났는데, 이는 P. sojae와 P. ramorum보다 60 % 더 많은 수치입니다. P. infestans 게놈에있는 RXLR 유전자의 약 절반은 종 특이 적입니다. RXLR 이펙터에는 다양한 시퀀스가 있습니다. 그중 대가족 150 가구와 소가족 XNUMX 가구가 확인됐다. 주요 프로테옴과 달리 RXLR 이펙터 유전자는 일반적으로 게놈의 유전자가 부족하고 반복이 풍부한 영역에 있습니다. 이러한 영역의 역 동성을 결정하는 이동 요소는 이러한 유전자의 재조합을 촉진합니다.
세포질 CRN 이펙터는 원래 식물 조직 괴사 펩티드를 암호화하는 P. infestans 전 사체에서 확인되었습니다. 그들의 발견 이후,이 이펙터의 제품군에 대해서는 알려진 바가 거의 없습니다. P. Infestans 게놈 분석 결과 P. sojae (196 CRN) 및 P. ramorum (100 CRN)보다 훨씬 큰 19 개의 CRN 유전자로 이루어진 거대한 패밀리가 밝혀졌습니다. RXLR과 마찬가지로 CRN은 모듈 식 단백질이며 고도로 보존 된 N- 말단 LFLAK 도메인 (50 개 아미노산)과 서로 다른 유전자를 포함하는 인접한 DWL 도메인으로 구성됩니다. 대부분의 CRN (60 %)은 신호 펩티드를 가지고 있습니다.
숙주 식물의 세포 과정을 방해하는 다양한 CRN의 가능성이 연구되었습니다. 식물 괴사 분석에서 CRN2 단백질을 제거하면 234 개 아미노산 (위치 173-407, DXG 도메인)으로 구성된 C- 말단 영역을 식별하고 세포 사멸을 유발할 수있었습니다. P. infestans CRN 유전자의 분석은 식물 내에서 세포 사멸을 유발하는 18 개의 다른 C- 말단 영역을 밝혀 냈습니다. 여기에는 새로 확인 된 DC 도메인 (P. Infestans에는 49 개의 유전자와 2 개의 유사 유전자가 있음)과 단백질 키나제와 유사한 D14 (43 및 2) 및 DBF (1 및 255) 도메인이 포함됩니다. 식물에서 발현되는 CRN 도메인의 단백질은 식물 세포에서 보존되고 (신호 펩티드가없는 경우) 세포 내 메커니즘에 의해 세포 사멸을 자극합니다. CRN 도메인을 포함하는 다른 XNUMX 개의 서열은 유전자로 기능하지 않을 가능성이 높습니다.
RXLR 및 CRN 이펙터 유전자 패밀리의 수와 크기의 증가는 아마도 비 대립 유전자 상 동성 재조합 및 유전자 복제로 인한 것입니다. 게놈에 많은 수의 활성 이동 요소가 포함되어 있음에도 불구하고 이펙터 유전자의 전달에 대한 직접적인 증거는 아직 없습니다.
인구 구조 연구에 사용되는 방법
개체군의 유전 적 구조에 대한 연구는 현재 구성 균주의 순수 배양 분석을 기반으로합니다. 순수한 배양 물을 분리하지 않고 집단을 분석하는 것은 예를 들어 집단의 공격성 또는 살균제에 내성이있는 균주의 존재를 연구하는 것과 같은 특정 목적을 위해 수행됩니다 (Filippov et al., 2004; Derevyagina et al., 1999). 이러한 유형의 연구에는 특수 방법의 사용이 포함되며 이에 대한 설명은이 검토의 범위를 벗어납니다. 균주의 비교 분석을 위해 DNA 구조 분석과 표현형 발현 연구를 기반으로 여러 가지 방법이 사용됩니다. 개체군의 비교 분석은 많은 수의 분리 물을 처리해야하므로 사용 된 방법에 특정 요구 사항이 부과됩니다. 이상적으로는 다음 요구 사항을 충족해야합니다 (Cooke, Lees, 2004, Mueller, Wolfenbarger, 1999).
-저렴하고 구현하기 쉬우 며 상당한 시간 지출이 필요하지 않으며 일반적으로 사용 가능한 기술 (예 : PCR)을 기반으로합니다.
-충분히 많은 수의 독립적 인 공동 마커 특징을 생성해야합니다.
-높은 재현성;
-검사 할 최소한의 조직을 사용합니다.
-기질에 특이 적이어야 함 (배양에 존재하는 오염은 결과에 영향을주지 않아야 함)
-위험한 절차 및 고독성 화학 물질을 사용할 필요가 없습니다.
안타깝게도 위의 모든 매개 변수에 해당하는 메소드는 없습니다. 우리 시대의 균주에 대한 비교 연구를 위해 감자 및 토마토 품종 (감자와 토마토 종족)에 대한 독성, 교배 유형, 펩티다아제 동종 효소 및 포도당 -6- 인산 이성화 효소의 스펙트럼, DNA 구조 분석 : 길이 다형성과 같은 표현형 특성 분석을 기반으로하는 방법이 사용됩니다. 일반적으로 혼성화 프로브 RG 57로 보충되는 제한 단편 (RFLP), 마이크로 위성 반복 분석 (SSR 및 InterSSR), 랜덤 프라이머 (RAPD)로 증폭, 제한 단편 증폭 (AFLP), 이동 요소의 서열에 상동 성인 프라이머로 증폭 (예 : Inter SINE PCR), 미토콘드리아 DNA 일배 체형 결정.
P. infestans 작업에 사용 된 균주의 비교 연구 방법에 대한 간략한 설명
표현형 마커 특성
"감자"경주
“감자”종족은 일반적으로 연구되고 사용되는 마커입니다. "단순 감자"종족은 감자 독성에 대한 하나의 유전자 인 "복잡함"을 가지고 있습니다. Black et al. (1953)은 이용 가능한 모든 데이터를 요약하여 phytophthora 종족이 P. infestans 독성 유전자 / 유전자에 해당하는 저항성 유전자 / 유전자로 식물을 감염시킬 수 있음을 발견했으며 식물을 감염시키는 종족 1, 2, 3 및 4를 발견했습니다. 유전자 R1, R2, R3 및 R4, 즉 각각. 기생충과 숙주 사이의 상호 작용은 유전자 원리에 대한 유전자에 따라 발생합니다. 또한 Black은 Gallegly와 Malcolmson의 참여로 내성 유전자 R5, R6, R7, R8, R9, R10 및 R11과 해당 종족을 발견했습니다 (Black, 1954; Black & Gallegly, 1957; Malcolmson & Black, 1966; Malcolmson, 1970).
다른 지역에서 병원균의 인종 구성에 대한 광범위한 데이터가 있습니다. 이러한 데이터를 자세히 분석하지 않으면 일반적인 경향 만 나타냅니다. 새로운 저항성 유전자 또는 그 조합을 가진 품종이 사용 된 경우 처음에는 역병이 약간 약화되었지만 해당 병독성 유전자를 가진 종족이 나타나 선택되어 역병의 발생이 재개됩니다. 처음 4 개의 저항성 유전자 (R1-R4)에 대한 특이적인 독성은 이러한 유전자를 가진 품종의 배양에 도입되기 전에 수집 된 수집 물에서 거의 관찰되지 않았지만, 병원균이 이러한 유전자를 보유한 품종에 기생 할 때 악성 균주의 수가 급격히 증가했습니다. 반면 유전자 5-11은 수집 물에서 매우 흔했습니다 (Shaw, 1991).
1980 년대 후반에 수행 된 성장기 동안 다른 인종의 비율에 대한 연구는 질병 발병 초기에 낮은 공격성과 1-2 개의 독성 유전자를 가진 클론이 인구에서 우세한 것으로 나타났습니다.
또한, 역병이 발생함에 따라 원래 클론의 농도가 감소하고 공격성이 높은 "복잡한"인종의 수가 증가합니다. 시즌이 끝날 때까지 후자의 발생은 100 %에 이릅니다. 괴경을 저장할 때 공격성과 개별 독성 유전자의 손실이 감소합니다. 클론 대체의 역학은 다양한 방식으로 다양한 품종에서 발생할 수 있습니다 (Rybakova & Dyakov, 1990). 그러나 2000-2010 년에 실시한 연구에 따르면 감자와 토마토에서 분리 된 균주 중 에피 토틱 초기부터 복잡한 인종이 발견되었습니다. 이것은 아마도 러시아의 P. Infestans 개체군의 변화 때문일 것입니다.
1988-1995 년까지 다른 지역에서 모든 또는 거의 모든 독성 유전자를 가진 "슈퍼 레이스"의 발생 빈도는 70-100 %에 도달했습니다. 예를 들어 벨로루시, 모스크바 레닌 그라드, 북 오세티아 및 독일에서 그러한 상황이 주목되었다 (Ivanyuk et al., 2002a, 2002b; Politiko, 1994; Schober-Butin et al., 1995).
"토마토"경주
토마토 재배종에서는 Ph2 (Gallegly & Marvell, 1)과 Ph1955 (Al-Kherb, 2)의 1988 가지 역병 저항성 유전자 만 발견되었습니다. 감자 종족의 경우와 마찬가지로 토마토와 P. infestans 간의 상호 작용은 유전자별로 발생합니다. T0 종족은 저항 유전자가없는 품종 (대부분의 산업적으로 사용되는 품종)을 감염시키고, T1 종족은 Ph1 유전자 (오타와)로 품종을 감염 시키며, T2 종족은 Ph2 유전자로 품종을 감염시킵니다.
러시아에서는 거의 독점적으로 T0가 감자에서 발견되었습니다. T0는 시즌 초에 토마토를 지배했지만 나중에는 T1 경주로 대체되었습니다 (Dyakov et al., 1975, 1994). 2000 년 이후, 많은 인구의 감자에 대한 T1은 epiphytotics 초기에 발견되기 시작했습니다. 미국에서 감자 균주는 토마토와 종족 T0, T1, T2에 대해 병원성이 없었으며 T1과 T2가 토마토에 우세했습니다 (Vartanian & Endo, 1985; Goodwin et al., 1995).
결합 유형
연구를 수행하려면 알려진 교배 유형 (A1 및 A2)을 가진 테스터 (참조) 균주가 필요합니다. 테스트 분리 물은 귀리 한천 배지와 함께 페트리 접시에 쌍으로 접종됩니다. 10 일 동안 배양 한 후, 플레이트는 균주의 접촉 영역에서 배지에 난포 자의 존재 또는 부재에 대해 검사됩니다. 4 가지 옵션이 있습니다 : 균주는 A1 테스터로 난포자를 형성하는 경우 A2 짝짓기 유형에 속하고, A2 테스터로 난포자를 형성하는 경우 A1, 두 테스터 모두 난포자를 형성하는 경우 A1A2에 속하거나, 난포자를 형성하지 않으면 무균 (00)입니다. 테스터없이 (마지막 두 그룹은 드뭅니다).
짝짓기 유형을 더 빨리 결정하기 위해 짝짓기 유형과 관련된 게놈 영역을 식별하려는 시도가 있었으며 PCR에 의한 짝짓기 유형을 결정하는 데 추가로 사용했습니다. 그러한 장소를 확인하기위한 최초의 성공적인 실험 중 하나는 미국 연구자들에 의해 수행되었습니다 (Judelson et al., 1995). RAPD 방법을 사용하여 두 개의 교차 분리주의 자손에서 교배 유형과 관련된 W16 영역을 식별하고, 증폭을위한 한 쌍의 24bp 프라이머 (W16-1 (5'-AACACGCACAAGGCATATAAATGTA-3 ') 및 W16-2 (5'))를 설계 할 수있었습니다. -GCGTAATGTAGCGTAACAGCTCTC-3 ') 제한 효소 HaeIII로 PCR 산물을 제한 한 후 pairing type A1과 A2의 분리주를 분리 할 수 있었다.
짝짓기 유형을 결정하기 위해 PCR 마커를 얻으려는 또 다른 시도는 한국 연구자들에 의해 수행되었습니다 (Kim, Lee, 2002). 그들은 AFLP 방법을 사용하여 특정 제품을 식별했습니다. 그 결과 한 쌍의 프라이머 PHYB-1 (forward) (5'-GATCGGATTAGTCAGACGAG-3 ') 및 PHYB-2 (5'-GCGTCTGCAAGGCGCATTTT-3')가 개발되어 A2 교배와 관련된 게놈 영역의 선택적 증폭이 가능합니다. 그 후, 그들은이 작업을 계속하고 프라이머 5 'AAGCTATACTGGGACAGGGT-3'(INF-1, forward) 및 5'-GCGTTCTTTCGTATTACCAC-3 '(INF-2)를 설계하여 교배 유형을 가진 균주의 Mat-A1 영역 특성을 선택적으로 증폭 할 수 있습니다. A1. 교배 유형에 대한 PCR 진단의 사용은 체코 공화국 (Mazakova et al., 2006), 튀니지 (Jmour, Hamada, 2006) 및 기타 지역의 P. infestans 개체군 연구에서 좋은 결과를 보여주었습니다. 우리 실험실 (Mytsa, Elansky, 미공개)에서는 러시아의 여러 지역 (Kostroma, Ryazan, Astrakhan, Moscow oblasts)에서 병에 걸린 감자와 토마토 장기에서 분리 된 34 개의 P. infestans 균주를 분석했습니다. 90 % 이상의 특정 프라이머를 사용한 PCR 분석 결과는 영양 배지에서 전통적인 방법에 의한 교배 유형 분석 결과와 일치했습니다.
표 1. Sib 1 클론 내 저항의 변동성 (Elansky et al., 2001)
샘플 수집 위치 | 분석 된 분리 물의 수 | 민감한 (S), 약한 내성 (SR) 및 내성 (R) 균주의 수, 개 (%) | ||
S | SR | R | ||
G. 블라디보스토크 | 10 | 1 (10) | 4 (40) | 5 (50) |
G. 치타 | 5 | 0 | 0 | 5 (100) |
이르쿠츠크 | 9 | 9 (100) | 0 | 0 |
G. 크라스 노야 르 스크 | 13 | 12 (92) | 1 (8) | 0 |
예 카테 린 부르크시 | 15 | 8 (53) | 1 (7) | 6 (40) |
O. 사할린 | 66 | 0 | 0 | 66 (100) |
옴 스크 지역 | 18 | 0 | 0 | 18 (100) |
인구 마커로서의 메탈 락실 내성
1980 년대 초, 메탈 락실 내성 P. infestans 균주에 의한 역병의 강력한 발발이 여러 지역에서 발견되었습니다. 많은 국가의 감자 농장은 상당한 손실을 입었습니다 (Dowley & O'Sullivan, 1981; Davidse et al., 1983; Derevyagina, 1991). 그 이후로 세계의 많은 국가에서 P. infestans 개체군에서 페닐 아미드 내성 균주의 발생을 지속적으로 모니터링하고 있습니다. 페닐 아마이드 함유 약물의 사용 전망에 대한 실제 평가, 보호 조치 시스템 구축 및 epiphytoties 예측 외에도 이러한 약물에 대한 내성은이 병원체 집단의 비교 분석에 널리 사용되는 마커 기능 중 하나가되었습니다. 그러나 비교 집단 연구에서 메탈 락실에 대한 내성의 사용은 다음과 같은 사실을 고려하여 수행되어야합니다. 1-내성의 유전 적 근거가 아직 정확하게 결정되지 않았습니다. 2-메탈 락실에 대한 내성은 페닐 아미드의 사용에 따라 변할 수있는 선택적으로 의존적 인 형질입니다. 3-다른 하나의 클론 라인 내에서 메탈 락실 균주에 대한 민감도 (표 1).
동위 원소의 스펙트럼
이소 자임 마커는 일반적으로 외부 조건과 무관하고 멘델 유전을 보여 주며 공동 우성이므로 동형 접합체와 이형 접합체를 구별 할 수 있습니다. 단백질을 유전자 마커로 사용하면 염색체 및 게놈 돌연변이를 포함한 유전 물질의 대규모 재구성과 단일 아미노산 치환을 모두 식별 할 수 있습니다.
단백질의 전기 영동 연구에 따르면 대부분의 효소는 전기 영동 이동도가 다른 여러 분획의 형태로 유기체에 존재합니다. 이들 분획은 상이한 유전자좌 (동소 자임 또는 동종 효소) 또는 동일한 유전자좌의 상이한 대립 유전자 (동종 효소 또는 동종 효소)에 의해 여러 형태의 효소를 암호화 한 결과입니다. 즉, 동위 원소는 하나의 효소의 다른 형태입니다. 다른 형태는 동일한 촉매 활성을 갖지만 펩티드와 전하의 단일 아미노산 치환에서 약간 다릅니다. 이러한 차이는 전기 영동 중에 나타납니다.
P. infestans 균주를 연구 할 때 두 가지 단백질 인 펩티다아제와 포도당 -6- 인산 이성화 효소의 동위 원소 스펙트럼이 사용됩니다 (이 효소는 러시아 인구에서 단일 형태이므로 연구 방법은이 연구에 제시되지 않음). 이들을 전기장에서 동위 원소로 분리하기 위해 연구 된 유기체에서 분리 된 단백질 제제를 전기장에 놓인 겔 플레이트에 적용합니다. 겔에서 개별 단백질의 확산 속도는 전하와 분자량에 따라 달라집니다. 따라서 전기장에서 단백질 혼합물이 개별 분획으로 분리되어 특수 염료를 사용하여 시각화 할 수 있습니다.
펩티다아제 동종 효소 연구는 셀룰로오스 아세테이트, 전분 또는 폴리 아크릴 아미드 겔에서 수행됩니다. 가장 편리한 방법은 Helena Laboratories Inc.에서 제조 한 셀룰로오스 아세테이트 겔을 사용하는 방법입니다. 많은 양의 테스트 재료가 필요하지 않으며, 두 효소 유전자좌 모두에 대해 전기 영동 후 젤에서 대조 밴드를 얻을 수 있으며, 구현에는 많은 시간과 재료 비용이 필요하지 않습니다 (그림 2).
작은 균사체 조각을 1,5ml 마이크로 튜브에 옮기고 증류수 1-2 방울을 첨가합니다. 그 후 샘플을 균질화하고 (예 : 마이크로 튜브에 적합한 플라스틱 부착물이있는 전기 드릴로) 25rpm의 원심 분리기에서 13000 초 동안 침전됩니다. 각 마이크로 튜브에서 8 μl. 상청액은 어플리케이터 플레이트로 옮겨집니다.
셀룰로오스 아세테이트 겔을 완충 용기에서 꺼내어 두 장의 여과지 사이에 묻혀 도포 기의 플라스틱 바닥 위에 작업 층을 놓습니다. 플레이트의 용액은 어플리케이터에 의해 2-4 회 겔로 옮겨집니다. 겔은 전기 영동 챔버로 옮겨지고,
표 2. 펩티다아제 동종 효소 분석에서 셀룰로오스 아세테이트 겔 염색에 사용되는 용액의 조성, 페인트 한 방울 (브로 모 페놀 블루)을 겔 가장자리에 놓는다.
TRIS HCl, 0,05M, Ph 8,0 2ml
과산화 효소, 1000 U / ml 5 방울
o- 디아 니시 딘, 4mg / ml 8 방울
MgCl2, 20 mg / ml 2 방울
Gly-Leu, 15mg / ml 10 방울
L- 아미노산 산화 효소, 20 u / ml 2 방울
전기 영동은 20 분 동안 수행됩니다. 전기 영동 후 겔을 페인팅 테이블로 옮기고 특수 페인팅 솔루션으로 페인팅합니다 (표 200). 2 % DIFCO 한천 10ml를 전자 레인지에 미리 녹여 1,6 ° C로 냉각 한 후 한천 60ml를 페인트 혼합물과 혼합하여 젤에 부어 넣습니다. 줄무늬는 2-15 분 내에 나타납니다. L- 아미노산 산화 효소 시약은 용액을 용융 한천과 혼합하기 직전에 첨가됩니다.
러시아 인구에서 Pep 1 유전자좌는 유전형 100/100 및 92/100으로 표시됩니다. Homozygote 92/92는 매우 드뭅니다 (약 0,1 %). Locus Rehr 2는 100/100, 100/112 및 112/112의 세 가지 유전자형으로 표시되며 세 가지 변종 모두 매우 일반적입니다 (Elanky and Smirnov, 3, 그림 2003).
게놈 연구
후속 혼성화를 통한 제한 단편 길이 다형성 (RFLP-RG 57)
전체 DNA는 Eco R1 제한 효소로 처리되고 DNA 단편은 아가 로스 겔에서 전기 영동으로 분리됩니다. 핵 DNA는 매우 크고 반복적 인 염기 서열이 많아 제한 효소의 작용으로 얻은 수많은 단편을 직접 분석하기 어렵습니다. 따라서 겔에서 분리 된 DNA 단편은 특수 멤브레인으로 옮겨져 방사성 또는 형광 라벨로 표시된 뉴클레오티드를 포함하는 RG 57 프로브와의 혼성화에 사용됩니다. 이 프로브는 반복적 인 게놈 서열과 혼성화합니다 (Goodwin et al., 1992, Forbes et al., 1998). 빛 또는 방사성 물질에 대한 혼성화 결과를 시각화 한 후 25 ~ 29 개의 단편으로 표시되는 다중 위치 혼성화 프로파일 (지문)을 얻습니다 (Forbes et al., 1998). 무성 (클론) 자손은 동일한 프로필을 갖습니다. 전기 영동도의 밴드 배열을 통해 비교 된 유기체의 유사점과 차이점을 판단 할 수 있습니다.
미토콘드리아 DNA 일배 체형
대부분의 진핵 세포에서 mtDNA는 이중 가닥 원형 DNA 분자의 형태로 제공되며, 진핵 세포의 핵 염색체와 달리 반 보존 적으로 복제하며 단백질 분자와 관련이 없습니다.
P. infestans의 미토콘드리아 게놈을 시퀀싱하고 제한 단편 길이 분석에 많은 연구를 수행했습니다 (Carter et al, 1990, Goodwin, 1991, Gavino, Fry, 2002). Griffith and Shaw (1998)가 mtDNA 일배 체형을 결정하는 간단하고 빠른 방법을 개발 한 후,이 마커는 P. Infestans 연구에서 가장 인기있는 방법 중 하나가되었습니다. F2-R2 (표 4) 및 제한 효소 MspI (첫 번째 단편) 및 EcoR4 (두 번째 단편)을 사용한 후속 제한. 이 방법을 사용하면 Ia, IIa, Ib, IIb의 3 가지 일배 체형을 식별 할 수 있습니다. 유형 II는 1 bp 삽입물의 존재와 P1 및 P2 영역에서 제한 부위의 위치가 다르다는 점에서 I 형과 다릅니다 (그림 4).
1996 년 이후 러시아 영토에서 수집 된 균주 중 일배 체형 Ia와 IIa 만 기록되었습니다 (Elansky et al., 2001, 2015). 제한 생성물을 전계에서 프라이머 F2-R2로 분리 한 후 식별 할 수 있습니다 (그림 4, 5). mtDNA 유형은 균주 및 집단의 비교 분석에 사용됩니다. 많은 연구에서 미토콘드리아 DNA 유형을 사용하여 클론 계통을 분리하고 P. infestans 분리를 여권 화했습니다 (Botez et al., 2007; Shein et al., 2009). PCR-RFLP 방법을 사용하여 동일한 P. infestans 균주에서 mtDNA가 이질적이라는 결론을 내 렸습니다 (Elansky and Milyutina, 2007). 증폭 조건 : 1x (500 초 94 ° C), 40x (30 초 .90 ° C, 30 초 .52 ° C, 90 초 .72 ° C); 1x (5 분 72 ° C). 반응 혼합물 : (20μl) : 0,2U Taq DNA 중합 효소, 1x 2,5mM MgCl2-Taq 버퍼, 0,2mM 각 dNTP, 30pM 프라이머 및 분석 된 DNA 5ng, 탈 이온수-최대 20μl.
PCR 생성물의 제한은 4 ° C의 온도에서 6-37 시간 동안 수행됩니다. 제한 혼합물 (20 μl) : 10x MspI (2 μl), 10x 제한 버퍼 (2 μl), 탈 이온수 (6 μl), PCR 제품 (10 μl).
표 3. mtDNA 다형성 영역의 증폭에 사용되는 프라이머
현장 | 입문서 | 프라이머 길이 및 배치 | PCR 제품 길이 | 제한 |
---|---|---|---|---|
P2 | F2 : 5'- TTCCCTTTGTCCTCTACCGAT | 21; 13619-13639 | 1070 | MSPI |
R2 : 5'- TTACGGCGGTTTAGCACATACA | 22; 14688-14667 | |||
P4 | F4 : 5'- TGGTCATCCAGAGGTTTATGTT | 22; 9329-9350 | 964 | 에코리 |
R4 : 5-CCGATACCGATACCAGCACCAA | 22; 10292-10271 |
무작위 프라이머 증폭 (RAPD)
RAPD를 수행 할 때, GC 뉴클레오티드 함량이 높고 (10 %부터) 낮은 어닐링 온도 (약 50 ° C)로 임의의 뉴클레오티드 서열 (일반적으로 길이가 35 개 뉴클레오티드)과 함께 하나의 프라이머 (때로는 동시에 여러 개의 프라이머)가 사용됩니다. 이러한 프라이머는 게놈의 수많은 상보 적 위치에 "착륙"합니다. 증폭 후 많은 수의 앰플 리콘이 얻어진다. 그 수는 사용 된 프라이머 (들)와 반응 조건 (MgCl2 농도 및 어닐링 온도)에 따라 다릅니다.
앰플 리콘의 시각화는 폴리 아크릴 아미드 또는 아가 로즈 겔에서 증류하여 수행됩니다. RAPD 분석을 수행 할 때 분석 된 물질의 순도를주의 깊게 모니터링해야합니다. 다른 살아있는 물체와의 오염은 순수 물질의 분석에서 상당히 많은 인공물의 수를 크게 증가시킬 수 있습니다 (Perez et al, 1998). P. infestans 게놈 연구에서이 방법의 사용은 많은 연구에 반영되어 있습니다 (Judelson, Roberts, 1999, Ghimire et al., 2002, Carlisle et al., 2001). 반응 조건 및 프라이머의 선택 (51 개의 10- 뉴클레오타이드 프라이머가 연구 됨)은 Abu-El Samen et al., (2003)의 기사에 제공됩니다.
미세 위성 반복 분석 (SSR)
미세 위성 반복 (단순 서열 반복, SSR)은 모든 진핵 생물의 핵 게놈에 존재하는 1 ~ 3 개 (때로는 최대 6 개)의 뉴클레오티드로 구성된 연속적으로 반복되는 짧은 서열입니다. 연속적인 반복의 수는 10에서 100까지 다양 할 수 있습니다. Microsatellite loci는 상당히 높은 빈도로 발생하며 게놈 전체에 어느 정도 고르게 분포되어 있습니다 (Lagercrantz et al., 1993). 미세 위성 서열의 다형성은 기본 모티프의 반복 횟수 차이와 관련이 있습니다. Microsatellite 마커는 공동 지배적이므로 인구 구조 분석, 친족 관계, 유전자형 이동 경로 등을 결정하는 데 사용할 수 있습니다. 이러한 마커의 다른 장점 중 하나는 높은 다형성, 우수한 재현성, 중성 및 자동 분석 및 평가를 수행 할 수있는 능력에 주목해야합니다. microsatellite 반복의 다형성 분석은 microsatellite loci 옆에있는 고유 한 서열을 보완하는 프라이머를 사용하여 PCR 증폭에 의해 수행됩니다. 처음에는 폴리 아크릴 아미드 겔에서 반응 생성물을 분리하여 분석을 수행했습니다. 나중에 Applied Biosystems의 직원들은 자동 레이저 검출기 (Diehl et al., 1990)와 표준 자동 DNA 시퀀서 (Ziegle et al., 1992)를 사용하여 반응 생성물을 검출하는 형광 표지 된 프라이머를 사용할 것을 제안했습니다. 다양한 형광 염료로 프라이머를 라벨링하면 한 레인에서 여러 마커를 한 번에 분석 할 수 있으므로 분석법의 생산성을 크게 높이고 분석 정확도를 높일 수 있습니다.
P. infestans 연구를위한 SSR 분석의 사용에 관한 최초의 출판물은 2000 년대 초에 나타났습니다. (Knapova, Gisi, 2002). 저자가 제안한 모든 마커가 충분한 다형성을 보여주지는 않았지만 이중 4 개 (11B 및 G12)는 Lees 등 (2006)이 제안한 2010 개의 SSR 마커 세트에 포함되어 이후에 Eucablight 연구 네트워크 (www.eucablight)에서 채택되었습니다. .org)를 P. infestans의 표준으로 사용합니다. 몇 년 후, 12 개의 SSR 마커를 기반으로 P. infestans DNA의 다중 분석을위한 시스템을 만드는 연구가 발표되었습니다 (Li et al., 4). 마지막으로, 이전에 제안 된 모든 마커를 평가하고 가장 유익한 마커를 선택하고 프라이머, 형광 라벨 및 증폭 조건을 최적화 한 후 동일한 저자 팀이 2013 개의 마커를 포함한 XNUMX 단계 다중 분석 시스템을 제시했습니다 (표 XNUMX; Li et al. , XNUMXa). 이 시스템에 사용 된 프라이머는 XNUMX 개의 형광 마커 (FAM, VIC, NED, PET) 중 하나로 라벨링되어 동일한 라벨을 가진 프라이머의 대립 유전자 크기 범위가 겹치지 않도록했습니다.
저자는 QIAGEN 다중 PCR 키트 또는 QIAGEN Typeit Microsatellite PCR 키트를 사용하여 PTC200 증폭기 (미국 MJ Research)에서 분석을 수행했습니다. 반응 혼합물의 부피는 12.5μL였다. 증폭 조건은 다음과 같습니다 : QIAGEN 멀티 플렉스 PCR의 경우 : 95 ° C (15 분), 30x (95 ° C (20 초), 58 ° C (90 초), 72 ° C (60 초), 72 ° C (20 분); QIAGEN Type-it Microsatellite PCR의 경우 : 95 ° C (5 분), 28x (95 ° C (30 초), 58 ° C (90 초), 72 ° C (20 초), 60 ° C (30 분))
PCR 산물의 분리 및 시각화는 ABI3730 자동 모세관 DNA 분석기 (Applied Biosystems)를 사용하여 수행되었습니다.
표 4. P. Infestans의 유전형 분석에 사용 된 12 가지 표준 SSR 마커의 특성 (Li et al., 2013a)
이름 | 대립 유전자의 수 | 크기 범위 대립 유전자 (bp) | 프라이머 |
PiG11 | 13 | 130-180 | F : NED-TGCTATTTATCAAGCGTGGG R : GTTTCAATCTGCAGCCGTAAGA |
파이02 | 4 | 255-275 | F : NED-ACTTGCAGAACTACCGCCC R : GTTTGACCACTTTCCTCGGTTC |
핀프SSR11 | 4 | 325-360 | F : NED-TTAAGCCACGACATGAGCTG R : GTTTAGACAATTGTTTTGTGGTCGC |
D13 | 16 | 100-185 | F : FAM-TGCCCCCTGCTCACTC R : GCTCGAATTCATTTTACAGACTTG |
핀프SSR8 | 4 | 250-275 | F : FAM-AATCTGATCGCAACTGAGGG R : GTTTACAAGATACACACGTCGCTCC |
핀프SSR4 | 7 | 280-305 | F : FAM-TCTTGTTCGAGTATGCGACG R : GTTTCACTTCGGGAGAAAGGCTTC |
파이04 | 4 | 160-175 | F : VIC-AGCGGCTTACCGATGG R : GTTTCAGCGGCTGTTTCGAC |
파이70 | 3 | 185-205 | F : VIC-ATGAAAATACGTCAATGCTCG R : CGTTGGATATTTCTATTTCTTCG |
핀프SSR6 | 3 | 230-250 | F : GTTTTGGTGGGGCTGAAGTTTT R : VIC-TCGCCACAAGATTTATTCCG |
파이63 | 3 | 265-280 | F : VIC-ATGACGAAGATGAAAGTGAGG R : CGTATTTTCCTGTTTATCTAACACC |
핀프SSR2 | 3 | 165-180 | F : PET-CGACTTCTACATCAACCGGC R : GTTTGCTTGGACTGCGTCTTTAGC |
파이4B | 5 | 200-295 | F : PET-AAAATAAAGCCTTTGGTTCA R : GCAAGCGAGGTTTGTAGATT |
분석 결과를 시각화하는 예가 Fig. 6. 얻은 데이터를 알려진 분리주의 데이터와 비교하여 GeneMapper 3.7 소프트웨어를 사용하여 결과를 분석했습니다. 분석 결과의 해석을 용이하게하려면 각 연구에서 알려진 유전자형을 가진 1-2 개의 참조 분리주를 포함해야합니다.
제안 된 연구 방법은 상당한 수의 현장 샘플에서 테스트되었으며, 그 후 저자는 The James Hutton Institute (영국)와 Wageningen University & Research (네덜란드)의 실험실 간의 프로토콜 표준화를 수행했으며,이를 위해 표준 FTA 카드를 사용할 수 있습니다. P. infestans DNA 샘플의 수집 및 배송을 통해이 개발의 상업적 사용 가능성에 대해 이야기 할 수있었습니다. 또한 다중 SSR 분석을 사용하여 P. infestans 분리를 빠르고 정확하게 유전형 화하는 방법을 통해 전 세계적으로이 병원균 개체군에 대한 표준화 된 연구를 수행하고 Eucablight 프로젝트 (www.eucablight.org)의 프레임 워크 내에서 역병에 대한 세계 데이터베이스를 만들 수 있습니다. 마이크로 위성 분석 결과를 포함하여 전 세계의 새로운 유전자형의 출현과 확산을 추적 할 수있었습니다.
증폭 된 제한 단편 길이 다형성 (AFLP). AFLP (amplified fragment length polymorphism)는 특정 프라이머를 사용하여 무작위 분자 마커를 생성하는 기술입니다. AFLP에서 DNA는 두 가지 제한 효소의 조합으로 처리됩니다. 특정 어댑터는 제한 조각의 끈적한 끝 부분에 연결됩니다.
이들 단편은 어댑터 서열 및 제한 부위에 상보적인 프라이머를 사용하여 증폭되고 추가적으로 3 '말단에 하나 이상의 무작위 염기를 운반합니다. 얻은 단편 세트는 제한 효소와 프라이머의 3 '말단에서 무작위로 선택된 뉴클레오티드에 따라 다릅니다 (Vos et al., 1995). AFLP-유전형 분석은 다양한 유기체의 유전 적 변이를 빠르게 연구하는 데 사용됩니다.
방법에 대한 자세한 설명은 Mueller, Wolfenbarger, 1999, Savelkoul et al., 1999의 저작물에 나와 있습니다. AFLP와 SSR 방법의 해상도를 비교하는 많은 작업이 중국 연구자들에 의해 수행되었습니다. 중국 북부 48 개 지역에서 수집 된 2008 종의 P. infestans 분리주의 표현형 및 유전형 특성을 연구했습니다. AFLP 스펙트럼을 기반으로 XNUMX 개의 서로 다른 DNA 유전자형이 확인되었지만, SSR 유전자형은 다양성이 밝혀지지 않았습니다 (Guo et al., XNUMX).
이동성 요소의 서열과 상동 성인 프라이머를 사용한 증폭
레트로 트랜스포존 서열에서 파생 된 마커는 유전 적 매핑, 유전 적 다양성 및 진화 과정 연구에 매우 편리합니다 (Schulman, 2006). 프라이머가 특정 이동 요소의 안정적인 서열에 보완 적으로 만들어지면 그 사이에 위치한 게놈 영역을 증폭 할 수 있습니다. 역병의 원인 인자 연구에서 SINE (Short Interspersed Nuclear Elements) retroazone의 핵심 서열에 상보적인 프라이머를 사용하여 게놈 영역을 증폭하는 방법이 성공적으로 사용되었습니다 (Lavrova and Elansky, 2003). 이 방법을 사용하면 한 분리주의 무성 자손에서도 차이가 드러났습니다. 이와 관련하여 inter-SINE-PCR 방법은 매우 특이 적이며 Phytophthora 게놈에서 SINE 요소의 이동 속도가 빠르다는 결론을 내렸다.
P. infestans의 게놈에서 12 개의 짧은 레트로 트랜스 포손 (SINE) 계열이 확인되었습니다. 짧은 레트로 트랜스 포손의 종 분포를 조사하고 P. infestans의 게놈에서만 발견되는 요소 (SINE)를 확인했습니다 (Lavrova, 2004).
인구 연구에서 균주 비교 연구 방법 적용의 특징
연구를 계획 할 때 추구하는 목표를 명확하게 이해하고 적절한 방법을 사용하는 것이 필요합니다. 따라서 일부 방법을 사용하면 많은 수의 독립적 인 마커 표시를 생성 할 수 있지만 동시에 재현성이 낮고 사용 된 시약, 반응 조건 및 테스트 재료의 오염에 크게 의존합니다. 따라서 균주 그룹의 각 연구에서 여러 표준 (참조) 분리주를 사용해야하지만이 경우에도 여러 실험 결과를 결합하기가 매우 어렵습니다.
이 방법 그룹에는 RAPD, AFLP, InterSSR, InterSINE PCR이 포함됩니다. 증폭 후 다양한 크기의 많은 수의 DNA 단편이 얻어진다. 밀접하게 관련된 균주 (부모 자손, 야생형 돌연변이 등) 간의 차이를 설정해야하거나 작은 샘플에 대한 자세한 분석이 필요한 경우 이러한 기술을 사용하는 것이 좋습니다. 따라서 AFLP 방법은 P. infestans의 유전자 매핑 (van der Lee et al., 1997) 및 집단 내 연구 (Knapova, Gisi, 2002, Cooke et al, 2003, Flier et al, 2003)에서 널리 사용됩니다. 이러한 방법은 균주 데이터베이스를 만들 때 사용하기가 비현실적입니다. 다른 실험실에서 분석을 수행 할 때 결과에 대한 설명을 통합하는 것은 사실상 불가능합니다.
단순성과 실행 속도 (좋은 정제, 증폭, 결과 시각화가없는 DNA 분리)에도 불구하고,이 방법 그룹은 결과를 문서화하기위한 특별한 방법을 사용해야합니다 : 라벨이 붙은 (방사성 또는 발광성) 프라이머를 사용한 폴리 아크릴 아미드 겔 증류 및 빛 또는 방사성 물질에 대한 후속 노출. 기존의 ethidium bromide agarose gel 이미징은 일반적으로 이러한 방법에 적합하지 않습니다. 크기가 다른 많은 수의 DNA 단편이 융합 될 수 있습니다.
반대로 다른 방법을 사용하면 재현성이 매우 높은 소수의 피쳐를 생성 할 수 있습니다. 이 그룹에는 미토콘드리아 DNA 일배 체형 (러시아에서는 두 가지 일배 체형 Ia 및 IIa 만 기록됨), 교배 유형 (대부분의 분리는 A2 및 A1의 두 가지 유형으로 세분화되며자가 가임 성 SF는 거의 발견되지 않음) 및 펩티다아제 이소 자임 스펙트럼 (두 개의 유전자좌 Pep2 및 Pep1)에 대한 연구가 포함됩니다. , 각각 두 개의 동위 원소로 구성됨) 및 글루코스 -2- 포스페이트 이소 머라 제 (러시아에서는이 특성에 대한 변동성이 없지만 세계의 다른 국가에서는 상당한 다형성이 주목 됨). 컬렉션을 분석하고 지역 및 글로벌 데이터베이스를 컴파일 할 때 이러한 기능을 사용하는 것이 좋습니다. 미토콘드리아 DNA의 동소 효소 및 일배 체형 분석의 경우 표준 균주 없이도 가능하지만 교배 유형 분석에서는 알려진 교배 유형을 가진 두 개의 테스트 분리 물이 필요합니다.
반응 조건 및 시약은 전기 영동도에서 제품의 대비에만 영향을 줄 수 있습니다. 이러한 유형의 연구에서 인공물이 나타날 가능성은 거의 없습니다.
현재 러시아 유럽 지역의 대부분의 개체군은 두 가지 유형의 교배 균주로 대표되며 (표 6), 그중에는 미토콘드리아 DNA 유형 Ia 및 IIa를 가진 분리 주가 있습니다 (세계에서 발견 된 다른 유형의 mtDNA는 1993 년 이후 러시아에서 발견되지 않음). Peptidase isozymes의 스펙트럼은 Pep1 유전자좌 (100/100, 92/92 및 heterozygote 92/100)에서 두 가지 유전자형으로 표시되며 92/92 유전자형은 극히 드물게 (<0,3 %) Pep 2 유전자 자리에서 두 가지 유전자형 (100/100 , 112/112 및 이형 접합체 100/112, 유전자형 112/112는 100/100보다 덜 자주 발생하지만 매우 자주 발생).
6 년 이후 글루코스 -1993- 포스페이트 이소 머라 제의 동위 원소 스펙트럼에는 변동이 없었으며 (클론 라인 US-1의 소멸) 연구 된 모든 분리 균은 100/100 유전자형을 가졌다 (Elansky and Smirnov, 2002).
세 번째 방법 그룹을 사용하면 재현성이 높은 충분한 독립 마커 문자 그룹을 얻을 수 있습니다. 오늘날이 그룹에는 다양한 크기의 57-25 개의 DNA 단편을 생성하는 RFLP-RG29 프로브가 포함됩니다. RFLP-RG57은 샘플을 분석하고 데이터베이스를 컴파일 할 때 모두 사용할 수 있습니다. 그러나이 방법은 이전 방법보다 훨씬 비싸고 시간이 많이 걸리며 충분히 많은 양의 고도로 정제 된 DNA가 필요합니다. 따라서 연구원은 테스트 된 재료의 부피를 제한해야합니다.
지난 세기의 57 년대 초반 RFLP-RG90의 개발은 역병의 원인 인자에 대한 인구 연구를 상당히 강화했습니다. "클론 라인"(아래 참조)의 선택 및 분석에 기반한 방법의 기초가되었습니다. RFLP-RG57과 함께 짝짓기 유형, DNA 핑거 프린팅 (RFLP-RG57 방법), 펩티다아제 및 글루코스 -6- 포스페이트 이소 머라 아제 동위 원소 스펙트럼 및 미토콘드리아 DNA 유형을 사용하여 클론 계통을 식별합니다. 그 덕분에 오래된 개체군을 새로운 개체군으로 대체 (Drenth et al, 1994, Sujkowski et al, 1993, Goodwin et al, 1994a)하는 것은 전 세계 여러 국가에서 널리 퍼져있는 클론 계통을 보여주었습니다. 이 방법을 사용한 러시아 균주의 연구는 유럽 부분의 균주의 높은 유전형 다형성과 러시아의 아시아 및 극동 지역 인구의 단일 형태를 보여 주었다 (Elansky et al, 1995). 그리고 이제이 방법은 P. infestans의 인구 연구에서 주요 방법으로 남아 있습니다. 그러나, 그것의 광범위한 분포는 실행에있어서 다소 높은 비용과 노동 집약성 때문에 방해를 받고있다.
P. infestans 연구에서 거의 사용되지 않는 또 다른 유망한 기술은 미세 위성 반복 (SSR) 분석입니다. 현재이 방법은 클론 라인을 분리하는 데 널리 사용됩니다. 균주 분석을 위해 감자 품종 (Avdey, 1995, Ivanyuk et al., 2002, Ulanova et al., 2003) 및 토마토에 대한 독성 유전자의 존재와 같은 표현형 마커 특성이 널리 사용되었습니다 (계속 사용됨). 지금까지 감자 품종에 대한 독성 유전자는 대부분의 분리주에서 최대 (또는 그에 가까운) 수의 독성 유전자가 나타나기 때문에 인구 연구의 마커 특성으로서의 가치를 잃었습니다. 동시에 상응하는 Ph1 유전자를 보유한 토마토 품종에 대한 T1 독성 유전자는 여전히 마커 특성으로 성공적으로 사용됩니다 (Lavrova et al., 2003; Ulanova et al., 2003).
많은 연구에서 살균제 내성이 지표로 사용됩니다. 이 특성은 현장에서 살균제를 함유하는 메탈 락실 (또는 메페 녹삼)을 적용한 후 클론 계통에서 저항성 돌연변이가 다소 쉽게 나타나기 때문에 인구 연구에 사용하기에는 바람직하지 않습니다. 예를 들어, Sib1 클론 계통 내에서 저항 수준의 유의 한 차이가 나타났습니다 (Elansky et al., 2001).
따라서 짝짓기 유형, 펩티다아제 이소 자임 스펙트럼, 미토콘드리아 DNA 유형, RFLP-RG57, SSR은 데이터 뱅크를 만들고 컬렉션에서 균주를 라벨링하는 데 선호되는 마커입니다. 제한된 샘플을 비교하기 위해 마커 기능의 최대 개수를 사용해야하는 경우 AFLP, RAPD, InterSSR, Inter-SINE PCR을 사용할 수 있습니다 (표 5). 그러나 이러한 방법은 재현성이 낮고 각 개별 실험 (증폭 전기 영동주기)에서 여러 개의 기준 분리 물을 사용해야한다는 점을 기억해야합니다.
표 5. 다양한 균주 연구 방법 비교 인페 스탄 스
표준 | TC | 이소 퍼 경찰 | mtDNA | RFLP-RG57 | 랩 | ISSR | SSR | AFLP | 회전 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
정보의 양 | Н | Н | Н | С | В | В | С | В | В |
재현성 | В | В | В | В | Н | Н | С | С | С |
인공물의 가능성 | Н | Н | Н | Н | В | С | Н | С | В |
비용 | Н | С | Н | В | Н | Н | Н | С | Н |
노동 강도 | Н | Н | Н | В | NS * | NS * | Н | С | NS * |
분석 속도 ** | В | Н | Н | С | Н | Н | Н | Н | Н |
참고 : H-낮음, C-중간, B-높음; НС *-아가 로스 젤 또는 자동 사용시 노동 강도가 낮습니다.
genotyper, medium-라벨이 붙은 프라이머가있는 폴리 아크릴 아미드 겔에서 증류하여,
**-DNA 분리를 위해 균사체 성장에 소요 된 시간은 계산하지 않습니다.
인구 구조
클론 라인
재조합이 없거나 인구 구조에 대한 기여도가 미미한 경우 인구는 특정 수의 클론으로 구성되며 그 사이의 유전자 교환은 극히 드뭅니다.
이러한 집단에서는 개별 유전자의 빈도가 아니라 공통 기원 (클론 계통 또는 클론 계통)을 갖고 점 돌연변이 만 다른 유전자형의 빈도를 연구하는 것이 더 유익합니다. 지난 세기 초반 RFLP-RG57 방법의 출현 이후 후기 역병 병원체의 집단 연구와 클론 계통의 분석이 상당히 가속화되었습니다. RFLP-RG90과 함께 짝짓기 유형, 펩티다아제 및 글루코스 -57- 인산 이성화 효소 동위 원소 스펙트럼 및 미토콘드리아 DNA 유형을 사용하여 클론 계통을 식별합니다. 가장 일반적인 클론 계통의 특성은 표 6에 나와 있습니다.
클론 US-1은 80 년대 말까지 모든 곳의 인구를 지배했으며 그 후 다른 클론으로 대체되기 시작하고 유럽과 북미에서 사라졌습니다. 현재 극동 (필리핀, 대만, 중국, 일본, 한국, Koh et al., 1994, Mosa et al., 1993), 아프리카 (Uganda, Kenya, Rwanda, Goodwin et al, 1994, Vega-Sanchez et al. al., 2000; Ochwo et al., 2002) 및 남아메리카 (에콰도르, 브라질, 페루, Forbes et al., 1997, Goodwin et al., 1994). 호주에서만 US-1 계통에 속하는 균주는 확인되지 않았습니다. 분명히 P. infestans 분리 주가 또 다른 이주 물결과 함께 호주로 왔습니다 (Goodwin, 1997).
클론 US-6은 70 년대 후반에 멕시코 북부에서 캘리포니아로 이주했으며 32 년 동안 질병이없는 상태에서 감자와 토마토에 전염병을 일으켰습니다. 높은 공격성으로 인해 US-1 클론을 대체하고 미국 서부 해안을 지배하기 시작했습니다 (Goodwin et al., 1995a).
유전자형 US-7과 US-8은 1992 년에 미국에서 발견되었으며 이미 1994 년에 미국과 캐나다에 널리 배포되었습니다. 한 필드 시즌 동안 클론 US-8은 동일한 농도의 두 클론에 처음 감염된 감자 플롯에서 클론 US-1을 거의 완전히 대체 할 수 있습니다 (Miller and Johnson, 2000).
BC-1에서 BC-4까지의 클론은 Goodwin et al., 1995b)의 소수 분리주에서 브리티시 컬럼비아에서 확인되었습니다. 클론 US-11은 미국에 널리 퍼졌고 대만에서는 US-1을 대체했습니다. 클론 US-1과 함께 클론 JP-1 및 EC-1은 각각 일본과 에콰도르에서 일반적이다 (Koh et al., 1994; Forbes et al., 1997).
SIB-1은 모스크바 지역에서 사할린까지 광대 한 영토에 걸쳐 러시아에서 널리 퍼진 클론입니다. 모스크바 지역에서는 1993 년에 발견되었으며 일부 현장 개체군은 주로 메탈 락실에 대한 내성이 높은이 클론 계통의 균주로 구성되었습니다. 1993 년 이후이 클론의 유병률은 크게 감소했습니다. 1997-1998 년 우랄 밖에서 SIB-1은 하바롭스크 영토를 제외한 모든 곳에서 발견되었습니다 (복제 SIB-2가 널리 퍼져 있습니다). 서로 다른 유형의 짝짓기를 가진 클론의 공간적 분리는 시베리아와 극동 지역의 성적 과정을 배제합니다. 모스크바 지역에서는 시베리아와 달리 인구가 많은 클론으로 대표됩니다. 거의 모든 분리주에는 고유 한 다중 유전자형이 있습니다 (Elansky et al., 2001, 2015). 이러한 다양성은 전 세계의 다른 지역에서 수입 된 종자 물질로 곰팡이 균주를 수입하는 것으로 만 설명 할 수 없습니다. 두 유형의 짝짓기 모두 인구에서 발생하기 때문에 다양성이 재조합 때문일 수 있습니다. 따라서 브리티시 컬럼비아에서는 BC-2과 US-3 클론의 혼성화로 인해 BC-4, BC-1 및 BC-6 유전자형의 출현이 가정됩니다 (Goodwin et al., 1995b). 모스크바 인구에서 잡종 균주가 발견 될 수 있습니다. 예를 들어, PEP 유전자좌에 대해 이형 접합 성인 균주 MO-4, MO-8 및 MO-11은 A12 짝짓기 유형을 갖는 균주 MO-21, MO-22, MO-2 사이의 하이브리드 일 수 있고 PEP 유전자좌 및 균주의 하나의 대립 유전자에 대해 동형 접합성 일 수있다 MO-8은 A1 교배 유형을 가지며 유전자좌의 다른 대립 유전자에 대해 동형 접합입니다. 그리고 이것이 그렇다면 P. infestans의 현대 인구에서 성적인 과정의 역할이 증가하는 경향이 있으면 다중 위치 클론 분석의 정보 값이 감소합니다 (Elansky et al., 2001, 2015).
클론 계통의 변이
90 세기 20 년대까지 클론 라인 US-1은 전 세계에 널리 퍼져있었습니다. 대부분의 밭과 지역 인구는 US-1 유전자형을 가진 균주로만 구성되었습니다. 그러나 분리 물 간의 차이도 관찰되었으며, 대부분 돌연변이 과정에 의해 발생했을 가능성이 높습니다. 돌연변이는 핵과 미토콘드리아 DNA 모두에서 발생했으며 무엇보다도 페닐 아미드 약물에 대한 내성 수준과 독성 유전자의 수에 영향을 미쳤습니다. 돌연변이에 의해 원래의 유전자형과 다른 라인은 원래 유전자형의 이름 뒤에 점 뒤에 추가 번호로 표시됩니다 (예 : US-1.1 클론 라인의 US-1 돌연변이 라인). 지문 인식 DNA 라인 US-1.5 및 US-1.6은 다양한 크기의 액세서리 라인을 포함합니다 (Goodwin et al., 1995a, 1995b); 클론 라인 US-6.3은 또한 하나의 액세서리 라인에서 US-6과 다릅니다 (Goodwin, 1997, 표 7).
미토콘드리아 DNA 연구에서 클론 라인 US-1에서 유형 1b 미토콘드리아 DNA 만 발견되는 것으로 밝혀졌습니다 (Carter et al., 1990). 그러나 페루와 필리핀에서 유래 한이 클론 계통의 균주 연구에서 미토콘드리아 DNA 유형이 삽입 및 결실이있을 때 1b와 다른 분리 주가 발견되었습니다 (Goodwin, 1991, Koh et al., 1994).
표 6. 일부 P. infestans 클론 계통의 Multilocus 유전자형
이름 | 결합 유형 | 이소 자임 | DNA 지문 | MtDNA 유형 | |
GPI | PEP | ||||
미국 1 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1.0111010110011 24 + | Ib |
미국 2 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1.0111010010011 24 + | - |
미국 3 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1.0111000000011 24 + | - |
미국 4 | A1 | 100/100 | 92/92 | 1.0111010010011 24 + | - |
미국 5 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1.0111010010011 24 + | - |
미국 6 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1.0111110010011 24 + | IIb |
미국 7 | A2 | 100/111 | 100/100 | 1.0011000010011 24 + | Ia |
미국 8 | A2 | 100/111/122 | 100/100 | 1.0011000010011 24 + | Ia |
미국 9 | A1 | 100/100 | 83/100 | * | - |
미국 10 | A2 | 111/122 | 100/100 | - | - |
미국 11 | A1 | 100/111 | 92/100 | 1.0101110010011 24 + | IIb |
미국 12 | A1 | 100/111 | 92/100 | 1.0001000010011 24 + | - |
미국 14 | A2 | 100/122 | 100/100 | 1.0000000000011 24 + | - |
미국 15 | A2 | 100/100 | 92/100 | 1.0001000010011 24 + | Ia |
미국 16 | A1 | 100/111 | 100/100 | 1.0001100010011 24 + | - |
미국 17 | A1 | 100/122 | 100/100 | 1.0100010000011 24 + | - |
미국 18 | A2 | 100/100 | 92/100 | 1.0001000010011 24 + | Ia |
미국 19 | A2 | 100/100 | 92/100 | 1.0101010000011 24 + | Ia |
EC-1 | A1 | 90/100 | 96/100 | 1.1111010010011 24 + | IIa |
SIB-1 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0001000110011 24 + | IIa |
SIB-2 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1.0001000010011 24 + | IIa |
SIB-3 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.1001010100011 24 + | IIa |
MO-1 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1.0001000110011 24 + | IIa |
MO-2 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1.0001000010011 24 + | Ia |
MO-3 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0101000010011 24 + | IIa |
MO-4 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1.0101110110011 24 + | IIa |
MO-5 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0001010010011 24 + | IIa |
MO-6 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0101010010011 24 + | Ia |
MO-7 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1.0001000110011 24 + | IIa |
MO-8 | A1 | 100/100 | 92/92 | 1.0101100010011 24 + | IIa |
MO-9 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1.0001000010011 24 + | IIa |
MO-10 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0101100000011 24 + | Ia |
MO-11 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1.0101010010011 24 + | Ia |
MO-12 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1.0101010010011 24 + | Ia |
MO-13 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0101010000011 24 + | Ia |
MO-14 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.01010010011 22 + | Ia |
MO-15 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.101110010011 23 + | Ia |
MO-16 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0001000000011 24 + | IIa |
MO-17 | A1 | 86/100 | 100/100 | 1.0101010110011 24 + | Ib |
MO-18 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0101110010011 24 + | IIa |
MO-19 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0101010000011 24 + | IIa |
MO-20 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1.0101010000011 24 + | IIa |
MO-21 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1.0101010000011 24 + | IIa |
참고 : *-데이터 없음.
표 7. Multilocus 유전자형 및 돌연변이 계통
이름 | 결합 유형 | | DNA 지문 (RG57) | 참고 사항 | |
GPI | PEP-1 | ||||
미국 1 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1011101011001101000110011 | 원래 유전자형 1 |
미국 1.1 | A1 | 86/100 | 100/100 | 1011101011001101000110011 | PEP의 돌연변이 |
미국 1.2 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1011101010001101000110011 | RG57의 돌연변이 |
미국 1.3 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1011101001001101000110011 | RG57의 돌연변이 |
미국 1.4 | A1 | 86/100 | 100/100 | 1011101010001101000110011 | RG57 및 PEP의 돌연변이 |
미국 1.5 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1011101011001101010110011 | RG57의 돌연변이 |
미국 6 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1011111001001100010110011 | 원래 유전자형 2 |
미국 6.1 | A1 | 100/100 | 92 /92 | 1011111001001100010110011 | PEP의 돌연변이 |
미국 6.2 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1011101001001100010110011 | RG57의 돌연변이 |
미국 6.3 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1011111001011100010110011 | RG57의 돌연변이 |
미국 6.4 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1011011001001100010110011 | RG57 및 PEP의 돌연변이 |
미국 6.5 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1011111001001100010010011 | RG57의 돌연변이 |
BR-1 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1011101000001100001111011 | 원래 유전자형 3 |
BR-1.1 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1010101000001100001110011 | RG57의 돌연변이 |
isozymes의 스펙트럼에도 변화가 있습니다. 일반적으로 이들은이 효소에 대해 초기에 이형 접합성을하는 유기체가 동형 접합성으로 분해되어 발생합니다. 1993 년 토마토 과일에서 우리는 US-1에 전형적인 특징을 가진 균주를 확인했습니다 : RG57 지문, 미토콘드리아 DNA 유형, 글루코스 -86- 포스 파티 조 머라 제에 대한 100/6 유전자형, 그러나 첫 번째 펩 티다 제 유전자좌에 대해서는 동형 접합 (100/100)이었습니다. 이 클론 계통의 전형적인 92/100 이형 접합체. 우리는이 균주 MO-17의 유전자형을 명명했습니다 (표 6). 돌연변이 라인 US-1.1 및 US-1.4는 또한 첫 번째 펩 티다 제 유전자좌에서의 돌연변이에 의해 US-1과 다릅니다 (표 7).
감자와 토마토 품종에 대한 독성 유전자의 수를 변화시키는 돌연변이는 매우 흔합니다. 이들은 네덜란드 (Drenth et al., 1), 페루 (Goodwin et al., 1994a), 폴란드 (Sujkowski et al., 1995), 북미 북부 (Goodwin et al., ., 1991b). 감자 독성 유전자 수의 차이는 러시아 아시아 지역의 SIB-1995 계통 분리주 사이에서 캐나다와 미국 (Goodwin et al., 7a)의 클론 계통 US-8 및 US-1995의 단리 물 사이에서도 나타났습니다 (Elansky et al, 1 ).
페닐 아마이드 약물에 대한 내성 수준의 차이가 큰 분리 물은 단일 클론 필드 집단에서 확인되었으며, 모두 클론 계통 Sib-1에 속했습니다 (Elansky et al, 2001, 표 1). 클론 계통 US-1의 거의 모든 균주는 메탈 락실에 매우 민감하지만,이 계통의 내성이 높은 균주는 필리핀 (Koh et al., 1994)과 아일랜드 (Goodwin et al., 1996)에서 분리되었습니다.
P. infestans의 현대 인구
중앙 아메리카 (멕시코)
멕시코의 P. infestans 인구는 주로 역사적 위치로 인해 다른 세계 인구와 현저하게 다릅니다. 이 개체군과 클레이 드 Phytophthora의 관련 P. infestans 종과 Solanum 속의 지역 종에 대한 수많은 연구는 멕시코 중부에서 병원체의 진화가 숙주 식물의 진화와 함께 발생했으며 성적 재조합과 관련이 있다는 결론을 이끌어 냈습니다 (Grünwald, Flier). , 2005). 두 가지 유형의 짝짓기 모두 개체군에서 동일한 비율로 나타나며, 토양, 감자의 식물 및 괴경 및 야생 성장 관련 종인 Solanum에 난포 자의 존재는 개체군에서 성적 과정의 존재를 확인합니다 (Fernández-Pavía et al., 2002). 톨 루카 밸리와 그 주변 지역 (병원균의 원산지 추정 중심)에 대한 최근 연구는 P. infestans 지역 집단의 높은 유전 적 다양성 (134 개 샘플 샘플에서 176 개의 다구 유전자형)과이 지역에서 몇 가지 차별화 된 하위 집단의 존재를 확인했습니다 (Wang et al., 2017). 이러한 분화에 기여하는 요인은 멕시코 중부 고지의 특징적인 하위 집단의 공간적 분할, 계곡과 산에서 사용되는 재배 조건 및 감자 품종의 차이, 대체 숙주 역할을 할 수있는 야생 결절성 솔라 눔 종의 존재입니다 (Fry et al ., 2009).
그러나 멕시코 북부의 P. infestans 개체군은 다소 클론 성이며 북미 개체군과 더 유사하며, 이는 이것이 새로운 유전자형임을 나타낼 수 있습니다 (Fry et al., 2009).
Северная Америка
북아메리카의 P. infestans 개체군은 항상 매우 단순한 구조를 가지고 있었고 그들의 클론 특성은 마이크로 위성 분석을 사용하기 훨씬 전에 확립되었습니다. 1987 년까지 클론 라인 US-1은 미국과 캐나다에서 지배적이었습니다 (Goodwin et al., 1995). 70 년대 중반, 메탈 락실 기반 살균제가 나타 났을 때,이 클론은 멕시코에서 이주한 다른 더 저항성있는 유전자형으로 대체되기 시작했습니다 (Goodwin et al., 1998). 90 년대 말까지. US-8 유전자형은 미국에서 US-1 유전자형을 완전히 대체하고 감자에서 지배적 인 클론 계통이되었습니다 (Fry et al., 2009; Fry et al., 2015). 여러 클론 계통을 지속적으로 포함하는 토마토의 상황은 달랐으며 그 구성은 해마다 바뀌 었습니다 (Fry et al., 2009).
2009 년 미국에서 토마토에 대한 역병의 대규모 전염병이 발생했습니다. 이 전염병의 특징은 미국 북동부의 여러 지역에서 거의 동시에 발병했으며, 대규모 정원 센터에서 감염된 토마토 묘목의 대량 판매와 관련이있는 것으로 밝혀졌습니다 (Fry et al., 2013). 농작물 손실은 엄청났습니다. 영향을받은 샘플의 Microsatellite 분석은 대유행 균주가 클론 계통 US-22 A2 유형 교배에 속하는 것으로 밝혀졌습니다. 2009 년에 P. infestans의 미국 인구에서이 유전자형의 비율은 80 %에 도달했습니다 (Fry et al., 2013). 이후 몇 년 동안 공격적인 유전자형 US-23 (주로 토마토) 및 US-24 (감자)의 비율은 인구에서 꾸준히 증가했지만 2011 년 이후 US-24의 검출률은 크게 감소했으며 현재까지 병원균 개체군의 약 90 %가 미국은 US-23 유전자형으로 대표됩니다 (Fry et al., 2015).
미국과 마찬가지로 캐나다에서는 90 년대 말입니다. 지배적 인 유전자형 US-1은 US-8로 대체되었으며, 지배적 인 위치는 2008 년까지 변하지 않았습니다. 2009-2010 년. 캐나다에서는 감염된 토마토 묘목 판매와 관련된 심각한 후기 역병 전염병이 있었지만 유전형 US-23 및 US-8에 의해 발생했습니다 (Kalischuk et al., 2012). 이러한 유전자형의 명확한 지리적 차별화는 현저했습니다. US-23이 캐나다 서부 지역 (68 %)을 지배 한 반면 US-8이 동부 지역 (83 %)을 지배했습니다. 이후 몇 년 동안 US-23은 동부 지역으로 퍼졌지만 일반적으로 미국에서 유전자형 US-22 및 US-24가 출현 한 배경에 비해 인구 점유율이 약간 감소했습니다 (Peters et al., 2014). 현재까지 US-23은 캐나다 전역에서 지배적 인 위치를 유지하고 있습니다. US-8은 브리티시 컬럼비아에 있고 US-23과 US-24는 온타리오에 있습니다 (Peters, 2017).
따라서 북미 P. infestans 개체군은 주로 클론 계통입니다. 지난 40 년 동안 검출 된 클론 유전자형의 수는 24 개에 도달했습니다. 두 유형의 교배 유형이 모두 집단에 존재한다는 사실에도 불구하고 성적 재조합의 결과로 새로운 유전자형이 나타날 확률은 매우 낮습니다. 그럼에도 불구하고 지난 20 년 동안 일시적인 재조합 개체군의 출현 사례가 여러 건 기록되었으며 (Gavino et al., 2000; Danies et al., 2014; Peters et al., 2014), 한 사례에서 교차 결과는 유전자형 US-11이었습니다. , 이는 수년 동안 북미에 자리 잡았습니다 (Gavino et al., 2000). 2009 년까지 인구 구조의 변화는 이전에 지배적 인 전임자의 후속 이동 및 이동과 함께 새롭고 더 공격적인 유전자형의 출현과 관련이 있습니다. 2009-2010 년에 일어난 일 미국과 캐나다에서 처음으로 epiphytotics는 세계화 시대에 질병의 발생이 감염된 식재 재료를 판매 할 때 새로운 유전자형의 활발한 확산과 관련 될 수 있음을 보여주었습니다.
Южная Америка
최근까지 P. infestans의 남미 개체군에 대한 연구는 정기적이거나 대규모가 아니 었습니다. 이러한 개체군의 구조는 매우 간단하며 국가 당 1 ~ 5 개의 클론 계통을 포함하는 것으로 알려져 있습니다 (Forbes et al., 1998). 따라서 1998 년까지 유전자형 US-1 (브라질, 칠레) BR-1 (브라질, 볼리비아, 우루과이, 파라과이), EC-1 (에콰도르, 콜롬비아, 페루 및 베네수엘라), AR-1, AR이 감자에서 발견되었습니다. -2, AR-3, AR-4 및 AR-5 (아르헨티나), PE-3 및 PE-7 (페루 남부). 짝짓기 유형 A2는 브라질, 볼리비아 및 아르헨티나에 존재했으며 EC-1 A1 유전자형이 안데스 산맥을 지배 한 티티카카 호수 지역의 볼리비아-페루 국경 너머에는 발견되지 않았습니다. 토마토에서 US-1은 남미 전역에서 지배적 인 유전자형으로 남아있었습니다.
상황은 2000 년대에 어느 정도 지속되었습니다. 중요한 점은 A2 유형의 새로운 클론 라인 EC-2의 야생 성장 감자 친척 (S. brevifolium 및 S. tetrapetalum)에 대한 북부 안데스 산맥의 발견이었습니다 (Oliva et al., 2010). 계통 발생학 연구에 따르면이 계통은 P. infestans와 밀접하게 관련되어 있지만, 안데스에서 자라는 토마토 나무 S. betaceum에서 분리 된 다른 계통 인 EC-3과 밀접하게 관련되어 있지만 완전히 동일하지는 않습니다. P. andina라는 새로운 종; 그러나이 종 (독립 종 또는 아직 알려지지 않은 계통을 가진 P. infestans의 잡종)의 상태는 아직 명확하지 않습니다 (Delgado et al., 2013).
현재 P. infestans의 모든 남미 개체군은 클론입니다. 두 가지 유형의 교배가 존재 함에도 불구하고 재조합 집단은 확인되지 않았습니다. 토마토에서 US-1 유전자형은 어디에나 존재하며, 정확한 기원은 아직 알려지지 않은 지역 균주에 의해 감자에서 대체 된 것으로 보입니다. 브라질, 볼리비아 및 우루과이에서는 BR-1 유전자형이 존재합니다. 페루에는 US-1 및 EC-1과 함께 몇 가지 다른 지역 유전자형이 있습니다. 안데스 산맥에서 지배적 위치는 클론 라인 EC-1에 의해 유지되며, 최근 발견 된 P. andina와의 관계는 아직 알려지지 않았습니다. 2003-2013 년 동안 유일한 "불안정한"장소. 인구에 상당한 변화가 있었으며 칠레가되었습니다 (Acuña et al., 2012). 병원체 집단은 메탈 락실에 대한 내성과 새로운 미토콘드리아 DNA 일배 체형 (이전의 Ib 대신 Ia)이 특징이되었습니다. 2004 년 ~ 2005 년 인구에서 유전자형 2006 (SSR에 따르면)이 우세했으며, 그 비율은 2011 %에 이르렀고, 그 후 손바닥이 유전자형 21으로 넘어 갔고, 이후 90 년 동안 발생 빈도는 약 20 %로 유지되었습니다 (Acuña, 67).
유럽
유럽의 역사에서 북미에서 P. infestans의 이동이 적어도 두 번 있었다 : 1 세기. (HERB-1) 및 70 세기 초 (US-1). XNUMX 년대 메탈 락실 함유 살균제의 유비쿼터스 분포. 우성 유전자형 US-XNUMX이 대체되고 새로운 유전자형으로 대체되었습니다. 그 결과 대부분의 서유럽 국가에서 병원균의 개체군은 주로 여러 클론 계통으로 나타납니다.
병원체 집단의 분석을 위해 마이크로 위성 분석을 사용하여 2005-2008 년에 서유럽에서 발생한 심각한 변화를 식별 할 수있었습니다. 2005 년 영국에서 13_A2 (또는 "Blue 13")라고하는 새로운 클론 계통이 발견되었으며 A2 교배 유형이 특징입니다. , 높은 공격성과 페닐 아미드에 대한 내성 (Shaw et al., 2007). 2004 년에 네덜란드와 프랑스 북부에서 수집 된 샘플에서 동일한 유전자형이 발견되었는데, 이는 아마도 종자 감자와 함께 유럽 대륙에서 영국으로 이주했음을 시사합니다 (Cooke et al., 2007). 이 클론 계통을 대표하는 게놈에 대한 연구는 그 서열의 높은 수준의 다형성 (2016 년까지 서브 클론 변이의 수가 340 개에 도달)과 유전자 발현 수준에서 상당한 정도의 변이를 보였다. 식물 감염 동안 이펙터 유전자 (Cooke et al., 2012; Cooke, 2017). 이러한 특징은 생물 영양 기의 증가 된 기간과 함께 13_A2의 공격성을 증가시키고 역병에 저항하는 감자 품종까지도 감염시킬 수있는 능력을 유발할 수 있습니다.
향후 몇 년 동안 유전자형은 이전에 지배적 인 유전자형 1_A1, 2_A1, 8_A1의 동시 변위와 함께 북서부 유럽 (영국, 아일랜드, 프랑스, 벨기에, 네덜란드, 독일)에 빠르게 퍼졌습니다 (Montarry et al., 2010; Gisi et al. , 2011; Van den Bosch et al., 2011; Cooke, 2015; Cooke, 2017). 웹 사이트 www.euroblight.net에 따르면 이들 국가의 인구에서 13_A2의 비율은 60-80 % 이상에 달했습니다. 이 유전자형의 존재는 동유럽과 남유럽의 일부 국가에서도 기록되었습니다. 그러나 2009-2012 년. 13_A2는 영국과 프랑스에서 지배적 위치를 잃어 6_A1 라인 (아일랜드의 8_A1)에 양보했으며 네덜란드와 벨기에에서는 유전자형 1_A1, 6_A1 및 33_A2로 부분적으로 대체되었습니다 (Cooke et al., 2012; Cooke, 2017; Stellingwerf, 2017).
현재까지 P. infestans의 서유럽 인구의 약 70 %가 단일 클론입니다. 웹 사이트 www.euroblight.net에 따르면 북서 유럽 국가 (영국, 프랑스,
네덜란드, 벨기에)는 거의 동일한 비율로 13_A2 및 6_A1로 남아 있으며, 후자는 지정된 지역 (아일랜드 제외) 외부에서 실제로 발견되지 않지만 이미 최소 58 개의 서브 클론이 있습니다 (Cooke, 2017). 변형 13_A2는 독일에서 눈에 띄는 숫자로 존재하며 중부 및 남부 유럽 국가에서도 산발적으로 관찰됩니다. Genotype 1_A1은 벨기에 인구의 상당 부분을 차지하고 일부는 네덜란드와 프랑스를 차지합니다. Genotype 8_A1은 유럽 인구에서 3 ~ 6 % 수준으로 안정화되었습니다. 단, 아일랜드를 제외하면 선두 위치를 유지하고 두 개의 하위 클론으로 나뉩니다 (Stellingwerf, 2017). 마지막으로, 2016 년에 36-2 년에 처음 기록 된 새로운 유전자형 37_A2 및 2013_A2014의 발생 빈도가 증가했습니다. 현재까지 이러한 유전형은 네덜란드와 벨기에, 부분적으로는 프랑스와 독일, 영국 남부에서 발견됩니다 (Cooke, 2017). 서유럽 인구의 약 20-30 %가 매년 고유 한 유전자형으로 나타납니다.
서유럽과 달리 13_A2 유전자형이 나타 났을 때 북유럽 (스웨덴, 노르웨이, 덴마크, 핀란드)의 인구는 클론 계통이 아니라 고유 한 유전자형이 많이 나타납니다 (Brurberg et al.,
2011). 서유럽에서 13_A2가 활발하게 확산되는 기간 동안 스칸디나비아에서이 유전자형의 존재는 2011 년까지 알려지지 않았습니다.이 유전형은 주로 메탈 락실 함유를 적극적으로 사용하여 재배되는 North Jutland (덴마크)에서 처음 발견되었습니다. 살균제 (Nielsen et al., 2014). www.euroblight.net에 따르면, 유전자형 13_A2는 2014 년 노르웨이와 덴마크의 여러 샘플과 2016 년에 여러 노르웨이 샘플에서도 발견되었습니다. 또한 2013 년에는 핀란드에서 유전자형 6_A1의 소량 존재가 확인되었습니다. 스칸디나비아 정복에서 13_A2 및 기타 클론 계통이 실패한 주된 이유는이 지역이 서유럽 국가와의 기후 차이로 간주됩니다.
서늘한 여름과 추운 겨울이 난 포자만큼 많은 식물성 균사체의 생존을 촉진한다는 사실 외에도 (Sjöholm et al., 2013), 겨울철 토양 동결 (보통 서유럽의 따뜻한 국가에서는 발생하지 않음)은 난 포자 발아와 심기의 동기화에 기여합니다. 감자는 일차 감염원으로서의 역할을 향상시킵니다 (Brurberg et al., 2011). 또한 북부 조건에서 난 포자 감염의 발생이 결절 감염의 발생을 앞지르며 궁극적으로 훨씬 더 공격적이지만 나중에 발생하는 클론 계통의 우세를 방지한다는 점에 유의해야합니다 (Yuen, 2012). 동유럽 국가 (폴란드, 발트해 연안 국가)에서 가장 많이 연구 된 P. infestans 개체군의 구조는 스칸디나비아와 매우 유사합니다.
두 유형의 교배도 여기에 존재하며 SSR 분석에 의해 결정된 대부분의 유전자형은 고유합니다 (Chmielarz et al., 2014; Runno-Paurson et al., 2016). 북유럽에서와 같이 클론 계통 (주로 13_A2 유전자형)의 확산은 병원균의 지역 집단에 실질적으로 영향을 미치지 않았으며, 뚜렷한 우성 계통의 부재로 높은 수준의 다양성을 유지합니다.
13_A2의 존재는 때때로 상업적 감자 품종이있는 밭에서 관찰됩니다. 러시아에서도 상황이 비슷한 방식으로 발전하고 있습니다. 2008-2011 년에 수집 된 P. infestans 분리주의 미세 위성 분석 러시아 유럽 지역의 10 개 지역에서 높은 수준의 유전형 다양성과 유럽 클론 계통과의 완전한 우연의 결여를 보였습니다 (Statsyuk et al., 2014). 몇 년 후, 2013-2014 년 레닌 그라드 지역에서 수집 된 P. infestans 샘플에 대한 연구는 이전 연구에서 확인 된이 지역의 유전자형과 그들 사이에 상당한 차이를 보여주었습니다. 두 연구에서 서유럽 유전자형은 발견되지 않았습니다 (Beketova et al., 2014; Kuznetsova et al., 2016).
동유럽 인 P. infestans 개체군의 유전 적 다양성이 높고 이들에 지배적 인 클론 계통이없는 것은 여러 가지 이유 때문일 수 있습니다. 첫째, 북유럽에서와 같이 고려 국가의 기후 조건은 주요 감염원으로서 난포 자의 형성에 기여합니다 (Ulanova et al., 2010; Chmielarz et al., 2014). 둘째, 이들 국가에서 생산되는 감자의 상당 부분은 종종 숲이나 감염 물질의 자유로운 이동을 방해하는 기타 장애물로 둘러싸인 소규모 개인 농장에서 재배됩니다 (Chmielarz et al., 2014). 일반적으로 이러한 조건에서 자란 감자는 실제로 화학 물질로 처리되지 않으며 품종 선택은 역병 저항성 즉, 13_A2와 같은 내성 유전자형이 다른 유전자형에 비해 장점을 박탈하는 메탈 락실에 대한 공격성과 내성에 대한 선택적 압력이 없습니다 (Chmielarz et al., 2014). 마지막으로, 토지의 크기가 작기 때문에 소유자는 일반적으로 동일한 장소에서 수년 동안 감자를 재배하는 작물 순환을 실행하지 않아 유 전적으로 다양한 접종원의 축적에 기여합니다 (Runno-Paurson et al., 2016; Elansky, 2015; Elansky et al. ., 2015).
아시아
최근까지 아시아에서 P. infestans 개체군의 구조는 상대적으로 잘 이해되지 않았습니다. 주로 클론 계통으로 대표되는 것으로 알려져 있으며 성적 재조합이 새로운 유전자형의 출현에 미치는 영향은 매우 적습니다. 예를 들어 1997-1998 년. 러시아의 아시아 지역 (시베리아 및 극동)에서 병원체 집단은 SIB-1 유전자형이 우세한 세 가지 유전자형으로 만 나타납니다 (Elansky et al., 2001). 클론 성 병원체 계통의 존재는 중국, 일본, 한국, 필리핀 및 대만과 같은 국가에서 나타났습니다 (Koh et al., 1994; Chen et al., 2009). 클론 라인 US-1은 90 년대 후반부터 2000 년대 초까지 아시아의 넓은 영토를 지배했습니다. 거의 모든 곳에서 다른 유전자형으로 대체되기 시작했으며, 이는 차례로 새로운 유전자형으로 바뀌 었습니다. 대부분의 경우 아시아 국가에서 인구 구조 및 구성의 변화는 외부에서 새로운 유전자형의 이동과 관련이 있습니다. 따라서 일본에서는 JP-3 유전자형을 제외하고 US-1 이후에 나타난 다른 모든 일본 유전자형 (JP-1, JP-2, JP-3)은 어느 정도 외부 기원이 입증되었습니다 (Akino et al., 2011). ... 중국에는 현재 명확한 지리적 구분을 가진 세 가지 주요 병원체 개체군이 있습니다. 이 집단 사이에는 유전자 흐름이 없거나 매우 약합니다 (Guo et al., 2010; Li et al., 2013b). 유전자형 13_A2는 2005-2007 년과 2012-1014 년에 중국 남부 지방 (윈난성 및 쓰촨성)의 영토에 나타났습니다. 국가의 북동부에서도 볼 수 있었다 (Li et al., 2013b). 인도에서 13_A2는 아마도 중국에서와 동시에 감염된 종자 감자 (Chowdappa et al., 2015)와 2009-2010 년에 나타났습니다. 남부 지방에서 토마토에 역병을 심하게 발병 한 후 감자로 퍼졌고 2014 년에는 서부 벵골에서 역병이 발생하여 많은 지역 농부들이 파멸과 자살을하게되었습니다 (Fry, 2016).
Африка
2008 ~ 2010 년까지 아프리카 국가에서 P. infestans에 대한 체계적인 연구는 수행되지 않았습니다. 현재 P. infestans의 아프리카 개체군은 두 그룹으로 나눌 수 있으며,이 구분은 유럽에서 종자 감자를 수입한다는 사실과 분명히 연관되어 있습니다.
유럽에서 종자 감자를 적극적으로 수입하는 북아프리카에서는 A2 교배 유형이 거의 모든 지역에서 널리 나타나며 이는 성적 재조합의 결과로 새로운 유전자형이 나타날 이론적 가능성을 제공합니다 (Corbière et al., 2010; Rekad et al., 2017). 또한 알제리에서는 유전자형 13_A2, 2_A1 및 23_A1의 존재가 첫 번째 유전자형의 두드러진 우세와 함께 완전히 사라질 때까지 고유 한 유전자형의 비율이 점진적으로 감소하는 것으로 나타났습니다 (Rekad et al., 2017). 나머지 지역과 달리 튀니지에서는 (국가의 북동부를 제외하고) 병원균 개체수가 주로 A1 교배 유형으로 나타납니다 (Harbaoui et al., 2014).
클론 라인 NA-01이 여기에서 우세합니다. 일반적으로 집단에서 클론 계통의 비율은 43 %에 불과합니다. 종자 수입량이 급격히 적은 동부 및 남부 아프리카에서 (Fry et al., 2009), P. infestans는 클론 A1 유형 인 US-1과 KE-1 두 줄로 대표되며 후자는 감자에서 전자를 적극적으로 대체합니다 ( Pule et al., 2012; Njoroge et al., 2016). 현재까지이 두 유전자형 모두 눈에 띄는 수의 아 클론 변이를 가지고 있습니다.
호주
호주에서 감자에 대한 역병에 대한 최초의보고는 1907 년으로 거슬러 올라가며, 아마도 여름철 폭우로 인한 첫 번째 epiphytotia는 1909-1911 년에 발생했습니다. (Drenth et al., 2002). 그러나 일반적으로 역병은 국가에 중대한 경제적 의미가 없습니다. 높은 습도를 제공하는 기상 조건으로 인해 산발적으로 발생하는 후기 역병은 5-7 년에 한 번만 발생하며 주로 북부 태즈 메이 니아와 빅토리아 중부 지역에 국한됩니다. 위와 관련하여 호주인 P. infestans 개체군의 구조 연구에 관한 출판물은 거의 없습니다. 사용 가능한 최신 정보는 1998-2000 년입니다. (Drenth et al., 2002). 저자에 따르면, 빅토리아 인구는 클론 라인 US-1.3이었으며, 이는 미국에서이 유전자형의 이동을 간접적으로 확인했습니다. 태즈 매니아 표본은 그 당시 세계의 다른 지역에 존재했던 유전자형과는 다른 AU-3으로 분류되었습니다.
러시아의 역병 발생 특징
유럽에서는 병에 걸린 종자 괴경, 토양에서 과동 한 난 포자, 작년 밭 ( "자원 봉사"식물)의 겨울철 괴경에서 자란 식물 ( "자원 봉사"식물)에서 자란 식물에서 바람에 의해 가져온 동물원 포자낭 또는 도태 된 더미에 감염되었습니다. 괴경 보관을위한 북마크. 이 중 버려진 괴경 더미에서 자란 식물은 가장 위험한 감염원으로 간주됩니다. 싹이 트는 괴경의 수는 종종 중요하며 동물원 포자낭은 장거리로 옮겨 질 수 있습니다. 나머지 소스 (난 포자, "자원 봉사"식물)는 그렇게 위험하지 않습니다. 같은 밭에서 3 ~ 4 년에 한 번 이상 식물을 재배하는 것은 일반적이지 않습니다. 좋은 종자 품질 관리 시스템 덕분에 병든 종자 괴경의 감염도 최소화됩니다.
일반적으로 유럽 인구의 접종량은 제한되어 있으므로 전염병의 증가는 다소 느리고 화학 살균제를 사용하여 성공적으로 제어 할 수 있습니다. 유럽 환경에서 주된 임무는 영향을받은 식물에서 동물 포자낭이 대량 분산되기 시작하는 단계에서 감염과의 싸움입니다.
러시아에서는 상황이 근본적으로 다릅니다. 감자와 토마토 작물의 대부분은 작은 개인 정원에서 재배됩니다. 보호 조치가 전혀 수행되지 않거나 살균 처리가 불충분하게 수행되고 꼭대기에 역병이 나타난 후에 시작됩니다. 결과적으로 개인 채소밭이 감염의 주요 원인으로 작용하며, 동물원에서 동물 포자낭은 바람에 의해 상업적으로 재배됩니다. 이것은 모스크바, Bryansk, Kostroma, Ryazan 지역에서 직접 관찰 한 결과로 확인됩니다. 상업용 식목의 살균제 처리가 시작되기 전에 개인 정원의 식물에 대한 피해가 관찰되었습니다. 그 결과, 큰 들판의 전염병은 살 진균제를 사용하여 억제되는 반면 개인 정원에서는 역병이 급속히 발전합니다.
상업용 식목의 부적절하거나 "예산적인"처리의 경우, 역병의 초점도 들판에 나타납니다. 나중에 그들은 더 큰 영역을 포함하여 적극적으로 개발하고 있습니다 (Elansky, 2015). 개인 정원에서의 감염은 상업 분야의 전염병에 상당한 영향을 미치고 있습니다. 러시아의 모든 감자 재배 지역에서 개인 정원에서 감자가 차지하는 면적은 대규모 생산자의 총 면적보다 몇 배 더 큽니다. 이러한 환경에서 개인 채소밭은 상업 분야의 글로벌 접종 자원으로 볼 수 있습니다. 개인 정원에있는 균주의 유전형에 특징이있는 특성을 확인하려고 노력합시다.
종자 심기 및 도자기 감자, 모호한 외국 생산자로부터 얻은 토마토 종자, 같은 지역에서 감자와 토마토의 장기 재배, 부적절한 살균제 처리 또는 완전한 부재로 인해 민간 부문에서 심각한 골수종이 발생하여 결과는 무료입니다. 개인 정원에서 교배, 교잡 및 난자 형성. 결과적으로 거의 모든 균주가 그 유전자형이 독특 할 때 병원체의 매우 높은 유전형 다양성이 관찰됩니다 (Elansky et al., 2001, 2015). 다양한 유전 적 기원의 종자 감자를 심으면 특정 품종을 공격하는 특수 클론 계통이 나타날 가능성이 낮습니다. 이러한 경우에 선택된 균주는 영향을받는 품종과 관련하여 다양성으로 구별되며, 대부분은 최대 독성 유전자 수에 가깝습니다. 이것은 역병에 대한 보호 시스템이 적절하게 설치된 대규모 농업 기업 분야에서 일반적으로 사용되는 "클론 라인"시스템과는 매우 다릅니다. "클론 라인"(현장의 역병 병원균의 모든 균주가 하나 이상의 유전자형으로 표현되는 경우)은 감자 재배가 미국, 네덜란드, 덴마크 등 대규모 농장에서만 독점적으로 수행되는 국가에서 어디에나 있습니다. 영국, 아일랜드, 폴란드에서는 가정 감자 재배, 개인 정원에서 더 높은 유전형 다양성이 있습니다. 20 세기 말에 러시아의 아시아와 극동 지역에“클론 라인”이 널리 퍼져 있었는데 (Elansky et al., 2001), 이는 심기에만 동일한 종류의 감자를 사용했기 때문인 것 같습니다. 최근에이 지역의 상황은 인구의 유전형 다양성이 증가하는 방향으로 변화하기 시작했습니다.
살 진균제를 사용한 집중 치료의 부족은 또 다른 직접적인 결과를 가져옵니다. 정원에 내성 균주가 축적되지 않습니다. 실제로, 우리의 결과는 메탈 락실 내성 균주가 상업용 재배지보다 개인 정원에서 훨씬 덜 자주 발견된다는 것을 보여줍니다.
개인 정원에 전형적인 감자와 토마토 재배의 근접성은 이러한 작물 간의 균주 이동을 용이하게합니다. 그 결과 지난 1 년 동안 감자에서 분리 된 균주 사이에서 이전에는 "에만 해당했던 체리 토마토 (T1) 품종에 대한 내성 유전자를 보유한 균주의 비율" 토마토 "스트레인. 대부분의 경우 TXNUMX 유전자가있는 균주는 감자와 토마토 모두에 매우 공격적입니다.
최근 몇 년 동안 토마토에 대한 역병이 감자보다 더 일찍 많은 경우에 나타나기 시작했습니다. 토마토 묘목은 토양의 난 포자, 또는 토마토 종자에 존재하거나 부착 된 난 포자에 의해 감염 될 수 있습니다 (Rubin et al., 2001). 지난 15 년 동안 주로 수입되는 저렴한 포장 된 씨앗이 상점에 많이 나타 났으며, 대부분의 소규모 생산자들이이를 사용하기로 전환했습니다. 종자는 자라는 지역의 전형적인 유전자형을 가진 균주를 가져올 수 있습니다. 앞으로 이러한 유전자형은 개인 정원의 성적 과정에 포함되어 완전히 새로운 유전자형의 출현으로 이어집니다.
따라서 개인 정원은 유전 물질의 교환의 결과로 기존의 유전형이 처리되고 완전히 새로운 유전형이 나타나는 글로벌 "용융 냄비"라고 말할 수 있습니다. 더욱이, 그들의 선택은 대형 농장에서 감자를 위해 만든 것과는 매우 다른 조건에서 이루어집니다. 살균제 프레스의 부재, 재배 품종의 균일 성, 다양한 형태의 바이러스 및 박테리아 감염에 의해 영향을받는 식물의 우세, 토마토 및 야생 밤나무에 대한 근접성, 능동적 교배 및 난포 형성 가능성, 가능성 난포자가 내년에 감염원으로 작용하도록합니다.
이 모든 것이 뒷마당 인구의 매우 높은 유전형 다양성으로 이어집니다. epiphytotic 조건 하에서 늦은 마름병은 채소밭에서 매우 빠르게 퍼지고 엄청난 양의 포자가 방출되어 인근 상업 재배지로 날아갑니다. 그러나 정확한 농업 기술과 화학 보호 체계를 갖춘 상업 분야에 진입 한 포자는 살 진균제에 내성이 있고 재배 품종에 특화된 클론 계통이 없기 때문에 현장에서 epiphytotics를 시작할 기회가 거의 없습니다.
XNUMX 차 접종의 또 다른 공급원은 상업용 묘목에 갇힌 병든 괴경 일 수 있습니다. 이 괴경은 일반적으로 좋은 농업 기술과 집중적 인 화학 보호를 갖춘 분야에서 재배되었습니다. 괴경에 영향을 미치는 분리주의 유전자형은 자신의 품종 개발에 적합합니다. 이 균주는 개인 정원에서 비롯된 접종 물보다 상업적 심기에 훨씬 더 위험합니다. 우리 연구의 결과는 또한이 가정을 뒷받침합니다. 적절하게 수행 된 화학적 보호와 우수한 농업 기술을 갖춘 넓은 들판에서 분리 된 인구는 높은 유전형 다양성에서 다르지 않습니다. 종종 이들은 매우 공격적인 몇 가지 클론 라인입니다.
상업용 종자 재료의 균주는 채소밭의 개체군으로 유입되어 그 안에서 진행되는 과정에 관여 할 수 있습니다. 그러나 채소밭에서 그들의 경쟁력은 상업 분야보다 훨씬 낮을 것이며 곧 클론 계통의 형태로 존재하지 않을 것이지만 그들의 유전자는“정원”인구에서 사용될 수 있습니다.
"자원 봉사"식물과 수확 중에 도태 된 괴경 더미에서 발생하는 감염은 러시아와 그다지 관련이 없습니다. 러시아의 주요 감자 재배 지역에서는 겨울철 토양 동결이 관찰되고 토양에서 겨울을 낸 괴경의 식물은 거의 발생하지 않습니다. 더욱이, 우리의 실험에서 알 수 있듯이 역병 병원균은 생존력을 유지 한 괴경에서도 음의 온도에서 생존하지 못합니다. 초기 감자 재배가 실시되는 건조한 지역에서는 건조하고 더운 성장기 때문에 늦은 마름병이 매우 드뭅니다.
따라서 우리는 현재 P. infestans 개체군을“필드”와“정원”개체군으로 나누는 것을 관찰하고 있습니다. 그러나 최근 몇 년 동안 이러한 집단의 유전자형이 수렴 및 상호 침투하는 과정이 관찰되었습니다.
그 중에서도 소규모 생산자의 문해력이 전반적으로 증가하고, 저렴한 소형 종자 감자 패키지의 출현, 작은 패키지의 살 진균제 확산, 인구의 "화학"에 대한 두려움의 상실을 주목할 수 있습니다.
한 공급 업체의 활발한 활동 덕분에 마을 전체에 같은 품종의 종자 괴경을 심고 같은 살충제의 작은 포장을 제공하는 상황이 발생합니다. 같은 품종의 감자가 근처의 상업적 재배지에서 발견 될 것이라고 가정 할 수 있습니다.
반면에 일부 농약 거래 회사는 "예산"화학 처리 계획을 장려하고 있습니다. 이 경우 권장되는 치료법의 수를 과소 평가하고 가장 저렴한 살균제를 제공하며, 윗부분을 깎을 때까지 역병 발생을 예방하는 것이 아니라 수확량을 높이기 위해 골수종이 약간 지연되는 것을 강조합니다. 이러한 계획은 원칙적으로 높은 수확량을 얻는 데 문제가없는 저급 종자 재료로 도자기 감자를 재배 할 때 경제적으로 정당화됩니다. 그러나이 경우 정원 개체군과 달리 감자의 유전 적 배경이 평준화되어 특정 생리적 종족을 선택하는 데 기여하며 이는이 품종에 매우 위험합니다.
일반적으로 감자 생산의 "정원"과 "밭"방법의 수렴 경향은 우리에게 다소 위험 해 보입니다. 가정 및 상업 부문 모두에서 부정적인 결과를 방지하기 위해 작은 포장으로 개인 소유주에게 제공되는 다양한 종류의 종자 감자와 살균제 범위를 모두 제어하고 감자 보호 계획 및 상업 부문에서 살 진균제 사용을 추적해야합니다.
민간 부문에서는 역병뿐만 아니라 알터 나 리아도 집중적으로 발전하고 있습니다. 대부분의 사유지 소유주는 Alternaria로부터 보호하기 위해 특별한 조치를 취하지 않고 Alternaria의 개발을 정상의 자연적인 시들음이나 역병의 발생으로 착각합니다. 따라서 감수성 품종에 대한 Alternaria의 대규모 개발로 인해 가정의 토지는 상업적 식목을위한 접종원이 될 수 있습니다.
가변성 메커니즘
돌연변이 과정
돌연변이의 발생은 낮은 빈도로 진행되는 무작위 과정이기 때문에 어떤 유전자좌에서든 돌연변이의 발생은이 유전자좌의 돌연변이 빈도와 개체군의 크기에 따라 달라집니다. P. infestans 균주의 돌연변이 빈도를 연구 할 때 일반적으로 화학적 또는 물리적 돌연변이로 처리 한 후 선택적 영양 배지에서 성장한 콜로니의 수가 결정됩니다. 표 8에 제시된 데이터에서 알 수 있듯이, 다른 유전자좌에서 동일한 균주의 돌연변이 빈도는 몇 배 정도 다를 수 있습니다. 메탈 락실에 대한 내성의 높은 빈도의 돌연변이는 본질적으로 내성 균주가 축적되는 이유 중 하나 일 수 있습니다.
실험실 실험을 기반으로 계산 된 자발적 또는 유도 된 돌연변이의 빈도는 다음과 같은 이유로 자연 개체군에서 발생하는 과정과 항상 일치하지는 않습니다.
1. 비동기 핵분열의 경우 한 핵 세대당 돌연변이 빈도를 추정하는 것은 불가능합니다. 따라서 대부분의 실험은 두 개의 돌연변이 사건과 유사 분열 후 하나의 사건을 구별하지 않고 돌연변이의 빈도에 대한 정보만을 직접 제공합니다.
2. 단일 단계 돌연변이는 일반적으로 게놈의 균형을 감소 시키므로 새로운 속성을 획득함에 따라 유기체의 일반적인 적합성이 감소합니다. 실험적으로 얻은 돌연변이의 대부분은 공격성이 감소하고 자연 인구에 기록되지 않습니다. 따라서 P. infestans 돌연변이 체의 페닐 아미드 살 진균제에 대한 내성 정도와 인공 배지에서의 성장률 사이의 상관 계수는 평균 (-0,62)이었고, 살 진균제에 대한 내성과 감자 잎에 대한 공격성 (-0,65) (Derevyagina et al. , 1993), 이는 돌연변이의 낮은 적합성을 나타냅니다. dimethomorph에 대한 내성의 돌연변이는 또한 생존력의 급격한 감소를 동반했습니다 (Bagirova et al., 2001).
3. 대부분의 자발적이고 유도 된 돌연변이는 열성이며 실험에서 표현형으로 나타나지 않지만 자연 개체군에서 숨겨진 가변성 예비를 구성합니다. 실험실 실험에서 분리 된 돌연변이 균주는 우성 또는 반 우성 돌연변이를 가지고 있습니다 (Kulish and Dyakov, 1979). 명백하게, 핵 이배체는 이전에 내성이있는 품종에 독성이있는 UV 조사의 영향으로 돌연변이를 얻기위한 실패한 시도를 설명합니다 (McKee, 1969). 저자의 계산에 따르면 이러한 돌연변이는 1 : 500000 미만의 빈도로 발생할 수 있습니다. 열성 돌연변이가 동형 접합, 표현형으로 표현 된 상태로의 전이는 성적 또는 무성 재조합으로 인해 발생할 수 있습니다 (아래 참조). 그러나이 경우에도 돌연변이는 cenotic (multinucleated) mycelium에서 야생형 핵의 우성 대립 유전자에 의해 가려지고 단핵 유주자가 형성 될 때만 표현형 적으로 고정 될 수 있습니다.
표 8. 니트로 소 메틸 우레아의 작용하에 성장 억제 물질에 대한 P. infestans 돌연변이의 빈도 (Dolgova, Dyakov, 1986; Bagirova et al., 2001)
연결 | 돌연변이 빈도 |
옥시 테트라 사이클린 | 6,9 10 X-8 |
블라 스티시 딘 S | 7,2 x 10-8 |
스트렙토 마이신 | 8,3 х10-8 |
트리코 테신 | 1,8 10 X-8 |
사이클로 헥시 미드 | 2,1 10 X-8 |
Daaconil | <4 x 10-8 |
Dimethomorph | 6,3 10 X-7 |
Metalaxil | 6,9 10 X-6 |
인구 규모는 또한 자발적인 돌연변이 발생에 결정적인 역할을합니다. 세포 수가 N> 1 / a 인 매우 큰 집단에서 a는 돌연변이 속도이며 돌연변이는 무작위 현상이 아닙니다 (Kvitko, 1974).
계산에 따르면 감자 밭 (식물 당 35 개 지점)이 평균적으로 감염되면 8 헥타르에 1012x1984 포자가 매일 형성됩니다 (Dyakov and Suprun, 10). 분명히, 그러한 집단은 각 유전자좌에서 교환 유형에 의해 허용되는 모든 돌연변이를 포함합니다. 9-10의 빈도로 발생하는 희귀 한 돌연변이조차도 6 헥타르의 감자 밭에 살고있는 수백만 명 중 천 명에 의해 획득 될 것입니다. 더 높은 빈도 (예 : XNUMX-XNUMX)로 발생하는 돌연변이의 경우, 이러한 집단에서 다양한 쌍을 이룬 돌연변이가 매일 (XNUMX 개의 유전자좌에서 동시에) 발생할 수 있습니다. 돌연변이 과정이 재조합을 대체합니다.
마이그레이션
P. infestans의 경우 두 가지 주요 유형의 이동이 알려져 있습니다. 기류 나 빗물을 통해 동물원 포자낭을 퍼뜨려 가까운 거리 (감자 밭 또는 인근 밭 내)로, 그리고 덩이 줄기 나 운반 된 토마토 과일을 사용하여 장거리로 이동하는 것입니다. 첫 번째 방법은 질병의 초점을 확장하고 두 번째 방법은 XNUMX 차에서 멀리 떨어진 곳에서 새로운 초점을 만드는 것입니다.
토마토 괴경과 과일에 의한 감염의 확산은 새로운 지역에서 질병의 출현에 기여할뿐만 아니라 인구의 유전 적 다양성의 주요 원천이기도합니다. 모스크바 지역에서는 러시아와 서유럽의 다른 지역에서 가져온 감자가 재배됩니다. 토마토 과일은 러시아 남부 지역 (아스트라한 지역, 크라 스노 다르 지역, 북 코카서스 지역)에서 가져옵니다. 감염원으로도 작용할 수있는 토마토 씨앗 (Rubin et al., 2001)은 러시아 남부 지역, 중국, 유럽 국가 및 기타 국가에서도 수입됩니다.
E. Mayr (1974)의 계산에 따르면 돌연변이로 인한 지역 집단의 유전 적 변화는 유전자 좌당 10-5를 거의 넘지 않는 반면, 개방 집단에서는 유전자의 역류로 인한 교환이 최소 10-3-10-4입니다.
감염된 괴경의 이주는 감자가 재배되는 전 세계 모든 지역으로 퍼져 나가는 P. infestans가 유럽으로 유입되는 원인이됩니다. 그들은 가장 심각한 인구 변화를 일으켰습니다. 감자에 대한 늦은 역병은 서유럽에서의 출현과 거의 동시에 러시아 제국의 영토에 나타났습니다.
이 질병은 발트해 연안 국가에서 1846-1847 년에 처음 발견되었고 이후 몇 년 동안 만 벨로루시와 러시아 북서부 지역에 퍼 졌기 때문에 서유럽 기원이 분명합니다. 구세계에서 역병의 첫 번째 원인은 그렇게 분명하지 않습니다. Fry et al. (Fry et al., 1992; Fry, Goodwin, 1995, Goodwin et al., 1994)에 의해 개발 된 가설은 기생충이 처음에는 멕시코에서 북미로 유입되어 농작물에 퍼진 다음 서유럽으로 옮겨 졌다고 제안합니다. (그림 7).
반복 된 드리프트 ( "병목 현상"의 이중 효과)의 결과로 단일 클론이 유럽에 도착했으며 그 자손은 감자가 재배되는 구세계 영토 전체에 유행병을 일으켰습니다. 이 가설의 증거로, 저자는 첫째로 한 가지 유형의 짝짓기 (A1) 만 유비쿼터스로 발생하고 둘째로, 서로 다른 지역에서 연구 된 균주의 유전형이 균질하다는 점을 인용합니다 (모두 2 개의 이소 자임 유전자좌, DNA 지문 패턴을 포함한 분자 마커를 기반으로 함). 미토콘드리아 DNA의 구조는 동일하며 미국에 설명 된 클론 US-1과 일치합니다. 그러나 일부 데이터는 가설의 조항 중 적어도 일부에 의문을 제기합니다. 40 년대의 첫 번째 epiphytotic 기간 동안 감염된 식물 표본에서 분리 된 P. infestans 미토콘드리아 DNA의 분석은 클론 US-1에서 미토콘드리아 DNA의 구조가 다르므로 적어도 유럽에서 유일한 감염원은 아닙니다 (Ristaino et al, 2001).
후기 역병 상황은 XX 세기의 80 년대에 다시 악화되었습니다. 다음 변경 사항이 발생했습니다.
1) 인구의 평균 공격성이 증가하여 특히 가장 해로운 형태의 역병이 널리 퍼져 잎자루와 줄기 손상이 발생했습니다.
2) 감자의 역병시기가 XNUMX 월 말에서 XNUMX 월 초, 심지어 XNUMX 월 말까지 바뀌었다.
3) 이전에는 구세계에 없었던 A2 결합 유형이 유비쿼터스 화되었습니다.
변화는 두 가지 사건에 의해 선행되었다 : 새로운 살균제 메탈 락실의 대규모 사용 (Schwinn and Staub, 1980)과 세계 감자 수출국으로서 멕시코의 출현 (Niederhauser, 1993). 이에 따라 인구 변화에 대한 두 가지 이유가 제시되었습니다. 메탈 락실의 영향으로 교배 유형의 전환 (Ko, 1994)과 멕시코에서 감염된 괴경을 가진 새로운 균주의 대규모 도입 (Fry and Goodwin, 1995). Metalaxyl의 영향을받는 교배 유형의 상호 변환은 Ko뿐만 아니라 Moscow State University 실험실 (Savenkova, Chherepennicova-Anikina, 2002)에서 수행 된 작업에서도 얻었지만 두 번째 가설이 바람직합니다. 두 번째 유형의 교배의 출현과 함께 중성 유전자 (이소 자임 및 RFLP 유전자좌)뿐만 아니라 미토콘드리아 DNA의 구조를 포함하여 러시아 P. infestans 균주의 유전자형에 심각한 변화가 발생했습니다. 이러한 변화의 복잡함은 메탈 락실의 작용으로 설명 할 수 없습니다. 오히려 멕시코에서 새로운 균주가 대량으로 유입되어 더 공격적이어서 (Kato et al., 1997) 오래된 균주 (US-1)를 대체하여 인구에서 우세하게되었습니다. 유럽 인구 구성의 변화는 1980 년부터 1985 년까지 매우 짧은 시간에 일어났습니다 (Fry et al., 1992). 구 소련의 영토에서는 1985 년에 에스토니아의 수집품에서“새로운 균주”가 발견되었습니다. 즉, 폴란드와 독일보다 일찍 발견되었습니다 (Goodwin et al., 1994). 마지막으로 러시아의 "오래된 균주 US-1"이 1993 년 모스크바 지역의 감염된 토마토에서 분리되었습니다 (Dolgova et al., 1997). 또한 프랑스에서는 90 년대 초, 즉 오랫동안 감자에서 사라진 후 토마토 재배에서 "오래된"균주가 발견되었습니다 (Leberton and Andrivon, 1998). P. infestans 균주의 변화는 실제적으로 매우 중요한 특성을 포함하여 많은 특성에 영향을 미치고 역병의 유해성을 증가 시켰습니다.
성적 재조합
성적 재조합이 가변성에 기여하기 위해서는 첫째, 1 : 1에 가까운 비율로 모집단에 두 가지 유형의 교배가 있어야하며, 둘째로 초기 모집단 변동성이 있어야합니다.
짝짓기 유형의 비율은 개체군에 따라 그리고 한 개체군에서 연도에 따라 크게 다릅니다 (표 9,10, 90). 인구에서 교배 유형의 빈도가 급격하게 변화하는 이유 (예를 들어 지난 세기의 2002 년대 초 러시아 또는 이스라엘에서)는 알려져 있지 않지만, 이는 더 경쟁적인 클론의 도입 때문이라고 믿어집니다 (Cohen, XNUMX).
일부 간접 데이터는 특정 연도 및 특정 지역의 성적 과정을 나타냅니다.
1) 모스크바 지역 인구 조사에 따르면 A13 교배 유형의 비율이 2 % 미만인 10 개 개체군에서 0,08 개의 이소 자임 유전자좌에 대해 계산 된 총 유전 적 다양성은 14, A2 비율을 초과 한 30 개 개체군에서 0,15 %, 유전 적 다양성은 두 배나 높았습니다 (1999) (Elansky et al., XNUMX). 따라서 성교 확률이 높을수록 인구의 유전 적 다양성이 커집니다.
2) 개체군의 교배 유형 비율과 난자 형성 강도 사이의 관계는 이스라엘 (Cohen et al., 1997)과 네덜란드에서 관찰되었습니다.
(Flier et al., 2004). 우리의 연구에 따르면 A2 짝짓기 유형이 62, 17, 9 및 6 % 인 분리주 집단에서 난포자는 분석 된 감자 잎의 78, 50, 30 및 15 % (2 개 이상의 점이 있음)에서 각각 발견되었습니다.
스팟이 2 개 이상인 샘플은 스팟이 1 개인 샘플 (각각 샘플의 32 % 및 14 %)보다 난포자를 포함 할 가능성이 훨씬 더 높았습니다 (Apryshko et al., 2004).
Oospores는 감자 식물의 중간층과 아래층의 잎에서 훨씬 더 흔했습니다 (Mytsa et al., 2015; Elansky et al., 2016).
3) 일부 지역에서는 독특한 유전자형이 발견되었으며, 그 발생은 성적 재조합과 관련이 있습니다. 따라서 1989 년 폴란드와 1990 년 프랑스에서는 포도당 -6-
인산 이성화 효소 (GPI 90/90). 이전에는 10/90의 이형 접합이 100 년 동안 만났기 때문에 동형 접합은 성적 재조합에 기인합니다 (Sujkowski et al., 1994). 콜롬비아 (미국)에서는 A2와 GPI 100/110, A1과 GPI 100/100을 결합한 분리 주가 일반적이지만, 1994 년 시즌 말 (16 월 9 일 및 1 월 100 일), 재조합 유전자형을 가진 균주 (A110 GPI 2/100) 및 A100 GPI 1997/XNUMX) (Miller et al., XNUMX).
4) 폴란드 (Sujkowski et al., 1994) 및 North Caucasus (Amatkhanova et al., 2004)의 일부 인구에서 지문 DNA 유전자좌 및 동종 단백질 유전자좌의 분포는 Hardy-Weinberg 분포에 해당합니다.
인구 변동성에 대한 성적 재조합의 높은 비율. 러시아의 다른 지역에서는 인구에서 Hardy-Weinberg 분포와 일치하는 것이 발견되지 않았지만 연관 불균형이 존재하여 클론 생식이 우세 함을 나타냅니다 (Elansky et al., 1999).
5) 교배 유형 (A1 및 A2)이 다른 균주 간의 유전 적 다양성 (GST)은 다른 집단 (Sujkowski et al., 1994)보다 낮았으며 이는 간접적으로 성적 교배를 나타냅니다.
동시에, 인구 다양성에 대한 성적 재조합의 기여도는 높을 수 없습니다. 이 기여도는 모스크바 지역 인구에 대해 계산되었습니다 (Elansky et al., 1999). Lewontin (1979)의 계산에 따르면, "이형 접합의 곱을 초과하지 않는 빈도로 두 유전자좌에서 새로운 변이를 생성 할 수있는 재조합은 두 대립 유전자의 이형 접합 값이 이미 높을 때만 효과적입니다."
모스크바 지역에서 일반적으로 사용되는 두 가지 유형의 페어링 비율이 4 : 1이면 재결합 빈도는 0,25가됩니다. 연구 된 집단에서 연구 된 0,01 개의 동종 접합 유전자좌 중 2 개에 대해 교차 균주가 이형 접합성이 될 확률은 177 (0,25 개 중 0,02 개 균주)이었다. 결과적으로 재조합의 결과로 이중 이형 접합체가 발생할 확률은 교차 확률 (0,02x10x4) = XNUMX-XNUMX, 즉 XNUMX-XNUMX를 곱한 제품을 초과해서는 안됩니다. 성적 재조합 체는 일반적으로 연구 된 균주 샘플에 포함되지 않습니다. 이러한 계산은 상대적으로 높은 변동성을 특징으로하는 모스크바 지역의 인구를 대상으로 한 것입니다. 시베리아 사람들과 같은 단일형 개체군에서는 성적인 과정이 개별 개체군에서 발생하더라도 유전 적 다양성에 영향을 미칠 수 없습니다.
또한 P. infestans는 감수 분열에서 빈번한 염색체 오정렬이 특징이며, 이로 인해 이배 수성이 발생합니다 (Carter et al., 1999). 이러한 위반은 잡종의 생식력을 감소시킵니다.
Parasexual 재조합, 유사 분열 유전자 전환
다양한 성장 억제제에 대한 내성 돌연변이가있는 P. infestans 균주의 융합 실험에서 두 억제제 모두에 내성이있는 미솔 레이트의 출현이 발견되었습니다 (Shattock and Shaw, 1975; Dyakov, Kuzovnikova, 1974; Kulish, Dyakov,
1979). 두 가지 성장 억제제에 내성이있는 균주는 균사체의 이핵 화의 결과로 발생했으며,이 경우에는 단핵 유주자에 의해 번식 중에 절단되거나 (Judelson, Ge Yang, 1998), 1979 배체를 가지고 있기 때문에 (초기 분리가 1982 배체이므로) 핵 (K , XNUMX). 반수체 화, 염색체 비 분리 및 유사 분열 교차로 인해 매우 낮은 빈도로 분리 된 이형 접합 이배체 (Poedinok et al., XNUMX). 이러한 과정의 빈도는 이형 접합 이배체에 대한 특정 효과 (예 : 발아 포자의 UV 조사)의 도움으로 증가 할 수 있습니다.
이중 내성을 가진 식물성 잡종의 형성은 시험관 내 에서뿐만 아니라 돌연변이 혼합물로 감염된 감자 괴경에서도 발생하지만 (Kulish et al., 1978), 집단에서 새로운 유전자형의 생성에서 parasexual 재조합의 역할을 평가하는 것은 다소 어렵습니다. 반수체 화, 염색체의 비 분리 및 특수 효과없이 유사 분열 교차로 인한 분리 체 형성의 빈도는 무시할 수 있습니다 (10-3 미만).
이형 접합 균주의 동형 접합 분리 체의 출현은 유사 분열 교차 및 유사 분열 유전자 전환 모두에 기반 할 수 있으며, P. sojae에서는 균주에 따라 유전자 좌당 3 x 10-2에서 5 x 10-5의 빈도로 발생합니다 (Chamnanpunt et al. , 2001).
heterokaryons와 heterozygous diploids의 발생 빈도는 예기치 않게 높은 것으로 밝혀졌지만 (수십 퍼센트에 도달),이 과정은 동일한 균주에서 얻은 돌연변이 배양 물이 스 플라이 싱 될 때만 발생합니다. 자연에서 분리 된 다른 균주를 사용하는 경우, 식물성 부적합성의 존재로 인해 이종 핵화가 발생하지 않습니다 (또는 매우 낮은 빈도로 발생) (Poedinok and Dyakov, 1981; Anikina et al., 1997b; Cherepennikova-Anikina et al., 2002). 결과적으로, parasexual 재조합의 역할은 이형 접합 핵에서 intraclonal recombination과 성적 과정없이 homozygous 상태로 개별 유전자의 전이로만 감소 될 수 있습니다. 이 과정은 열성 또는 반 우성 살균제 저항성 돌연변이를 가진 균주에서 역학적 중요성을 가질 수 있습니다. parasexual 과정으로 인해 동형 접합 상태로의 전환은 돌연변이 운반자의 저항을 증가시킬 것입니다 (Dolgova, Dyakov, 1986).
유전자의 도입
Heterothallic 종 Phytophthora는 잡종 난포 자의 형성과 교배 할 수 있습니다 (Vorob'eva 및 Gridnev, 1983; Sansome et al., 1991; Veld et al., 1998 참조). 두 Phytophthora 종의 자연 교배종은 너무 공격적이어서 영국에서 수천 마리의 오리 나무를 죽였습니다 (Brasier et al., 1999). P. infestans는 일반적인 숙주 식물과 토양에서 다른 속 종 (P. erythroseptica, P. nicotianae, P. Cactorum 등)과 함께 발생할 수 있지만, 특정 간 잡종의 가능성에 대한 문헌 정보는 거의 없습니다. 실험실 조건에서 P. infestans와 P. Mirabilis 사이에서 잡종을 얻었다 (Goodwin and Fry, 1994).
표 9. 2 년부터 1990 년까지 세계 여러 국가에서 A2000 교배 유형을 가진 P. infestans 균주의 비율 (공개 문헌 자료 출처 및 사이트 www.euroblight.net, www.eucablight.org에 따름)
국가 | 1990 | 1991 | 1992 | 1993 | 1994 | 1995 | 1996 | 1997 | 1998 | 1999 | 2000 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
벨라루스 | 33 (12) | 34 (29) | |||||||||
벨기에 | 15 (49 *) | 6 (66) | 20 (86) | ||||||||
에콰도르 | 0 (13) | 0 (12) | 0 (19) | 0 (21) | 12 (41) | 25 (39) | 15 (75) | 22 (73) | 25 (68) | 0 (35) | |
에스토니아 | 8 (12) | ||||||||||
Англия | 4 (26) | 3 (630) | 9 (336) | ||||||||
핀란드 | 0 (15) | 19 (117) | 12 (16) | 21 (447) | 6 (509) | 9 (432) | 43 (550) | ||||
프랑스 | 0 (35) | 0 (56) | 0 (83) | 0 (67) | 0 (86) | 2 (135) | 7 (156) | 6 (123) | 0 (73) | 0 (285) | 0 (135) |
헝가리 | 72 (32) | ||||||||||
아일랜드 | 4 (145) | ||||||||||
북쪽. 아일랜드 | 10 (41) | 9 (58) | 1 (106) | 0 (185) | 0 (18) | 0 (56) | 0 (35) | 0 (26) | |||
네덜란드 | 7 (41) | 5 (276) | 24 (377) | 44 (353) | 23 (185) | ||||||
노르웨이 | 25 (446) | 28 (156) | 8 (39) | 18 (257) | 38 (197) | ||||||
RџRμSЂSѓ | 0 (34, 1984-86) | 0 (287, 1997-98) | 0 (112) | 0 (66) | |||||||
폴란드 | 19 (180) | 21 (142) | 33 (256) | 26 (149) | 35 (70) | ||||||
Шотландия | 25 (147) | 11 (163) | 22 (189) | 5 (22) | |||||||
스웨덴 | 25 (263) | 62 (258) | 49 (163) | ||||||||
Уэльс | 0 (16) | 7 (97) | 0 (48) | 0 (25) | |||||||
한국 | 36 (42) | 10 (130) | 15 (98) | ||||||||
중국 | 20 (142, 1995-98) | 0 (6) | 0 (8) | 0 (35) | |||||||
콜롬비아 | 0 (40, 1994-2000) | ||||||||||
우루과이 | 100 (25, 1998-99) | ||||||||||
아프리카 북서부의 회교 왕국 | 60 (108, 1997-2000) | 52 (25) | 42 (40) | ||||||||
Сербия | 76 (37) | ||||||||||
멕시코 (톨 루카) | 28 (292, 1988-89) | 50 (389, 1997-98) |
표 10. 2 년부터 2000 년까지 세계 여러 국가에서 A2011 교배형 P. infestans 균주의 비율
국가 | 2001 | 2002 | 2003 | 2004 | 2005 | 2006 | 2007 | 2008 | 2009 | 2010 | 2011 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
오스트리아 | 65 (83) | ||||||||||
벨라루스 | 42 (78) | ||||||||||
벨기에 | 20 (102 *) | 4 (32) | 50 (14) | 25 (16) | 62 (13) | 54 (26) | 70 (54) | 30 (23) | 29 (35) | 62 (71) | 45 (49) |
스위스 | 89 (19) | ||||||||||
Чехия | 35 (31) | 54 (64) | 38 (174) | 12 (80) | |||||||
독일 | 95 (53) | ||||||||||
덴마크 | 48 (52) | ||||||||||
에콰도르 | 5 (178) | 6 (108) | 9 (121) | 18 (94) | 2 (44) | 0 (66) | 5 (47) | ||||
에스토니아 | 54 (25) | 0 (24) | 33 (62) | 45 (140) | 25 (100) | 12 (103) | |||||
Англия | 4 (47) | 10 (96) | 31 (55) | 55 (790) | 68 (862) | 70 (552) | 68 (299) | ||||
핀란드 | 47 (162) | 12 (218) | 42 | ||||||||
프랑스 | 0 (186) | 4 (108) | 8 (61) | 22 (103) | 33 (303) | 65 (378) | 74 (331) | 75 (125) | 75 (12) | ||
헝가리 | 48 (27) | 48 (90) | 9 | 7 | |||||||
북쪽. 아일랜드 | 0 (38) | 0 (58) | 0 (40) | 0 (24) | 5 (54) | 0 (18) | 27 (578) | 45 (239) | 36 (213) | 82 (60) | 10 (80) |
네덜란드 | 66 (24) | 93 (15) | 91 (11) | ||||||||
노르웨이 | 39 (328) | 3 (115) | 12 (19) | ||||||||
RџRμSЂSѓ | 0 (36) | ||||||||||
폴란드 | 25 (46) | 10 (30) | 85 (20) | 38 (44) | 75 (66) | 55 (56) | 65 (35) | 72 (81) | 85 (21) | ||
Шотландия | 3 (213) | 2 (474) | 24 (135) | 86 (337) | 88 (386) | 74 (172) | |||||
스웨덴 | 60 (277) | 39 (87) | |||||||||
슬로바키아 | 0 (36) | 14 (26) | 62 (26) | 0 (26) | |||||||
Уэльс | 25 (12) | 68 (106) | 80 (88) | 92 (143) | 75 (45) | ||||||
한국 | 46 (26) | ||||||||||
브라질 | 0 (49) | 0 (30) | |||||||||
중국 | 10 (30) | 0 (6) | 0 (6) | ||||||||
베트남 | 0 (294, 2003-04) | ||||||||||
우간다 | 0 (8) |
집단의 유전형 구성의 역학
P. infestans 개체군의 유전형 구성의 변화는 다른 지역의 새로운 클론 이동, 농업 관행 (품종 변경, 살균제 사용) 및 기상 조건의 영향으로 발생할 수 있습니다. 외부 영향은 수명주기의 여러 단계에서 클론에 다르게 영향을 미칩니다. 따라서 집단은 유전자 드리프트 및 선택의 지배적 인 역할의 변화로 인해 매년 선택 대상 유전자의 빈도에주기적인 변화를 경험합니다.
다양성의 영향
수직 저항성 (R-genes)에 효과적인 유전자를 가진 새로운 품종은 P. infestans 개체군에서 상보적인 독성 유전자를 가진 클론을 선택하는 강력한 선택 요인입니다. 병원균 개체군의 성장을 억제하는 감자 품종에 비특이적 저항성이 없으면 개체군에서 지배적 인 클론을 대체하는 과정이 매우 빠르게 발생합니다. 따라서 R3 내성 유전자를 가진 Domodedovsky 품종의 모스크바 지역에서 확산 된 후,이 품종에 대해 독성이있는 클론의 빈도는 0,2 년에 0,82에서 2000로 증가했습니다 (Dyakov and Derevjagina, XNUMX).
그러나 개체군의 독성 유전자 (병리 형) 빈도의 변화는 재배 된 감자 품종의 영향으로 만 발생하는 것이 아닙니다. 예를 들어, 벨로루시에서는 1977 년까지 독성 유전자 1과 4를 가진 클론이 우세했으며, 이는 내성 유전자 R1과 R4를 가진 감자 품종의 재배로 인해 발생했습니다 (Dorozhkin, Belskaya, 1979). 그러나 XX 세기의 70 년대 말에 클론은 서로 다른 독성 유전자와 그 조합을 가지고 나타 났으며, 상보 적 내성 유전자는 감자 육종에 사용되지 않았습니다 (외 독성 유전자) (Ivanyuk et al., 2002). 그러한 클론이 출현 한 이유는 분명히 감자 괴경과 함께 멕시코에서 전염성 물질이 유럽으로 이주했기 때문입니다. 집에서 이러한 클론은 재배 된 감자뿐만 아니라 다양한 내성 유전자를 보유한 야생 종에서도 발생했습니다. 따라서 이러한 조건에서 생존하려면 게놈에있는 많은 독성 유전자의 조합이 필요했습니다.
비특이적 내성을 가진 품종의 경우 병원균의 번식 속도를 줄임으로써 이미 언급했듯이 수의 함수 인 개체군의 진화를 지연시킵니다. 공격성은 다 유전성이므로 "공격성"에 대한 많은 수의 유전자를 포함하는 클론은 인구 규모가 클수록 더 빨리 축적됩니다. 따라서 매우 공격적인 종족은 비특이적 저항성을 가진 재배 품종에 대한 적응의 산물이 아니지만 반대로 기생충 포자의 축적자인 매우 민감한 품종의 식재에서 발견 될 가능성이 더 높습니다.
따라서 러시아에서는 가장 공격적인 P. Infestans 개체군이 연간 epiphytoties 지역 (사할린, 레닌 그라드 및 Bryansk 지역의 개체군)에서 발견되었습니다. 이 집단의 공격성은 멕시코 집단보다 더 높은 것으로 밝혀졌습니다 (Filippov et al., 2004).
또한 저항성 품종의 잎에는 감수성 품종보다 더 적은 난포자가 형성됩니다 (Hanson and Shattock, 1998). 즉, 품종의 비특이적 저항성은 기생충의 재조합 능력과 대체 월동 방법의 가능성을 감소시킵니다.
살균제의 영향
살균제는 식물 병원성 진균의 수를 줄일뿐만 아니라 집단의 양적 특성에 영향을 미치지 만 개별 유전자형의 빈도를 변경할 수도 있습니다. 인구의 질적 구성에 영향을 미칩니다. 살균제의 영향으로 변화하는 인구의 가장 중요한 지표 중에는 살균제에 대한 내성의 변화, 공격성과 독성의 변화, 생식계의 변화가 있습니다.
인구의 저항과 공격성에 대한 살균제의 영향
이 영향의 정도는 먼저 사용 된 살균제의 유형에 따라 결정되며, 조건부로 폴리 사이트, 올리고 사이트 및 모노 사이트로 나눌 수 있습니다.
전자는 대부분의 접촉 살균제를 포함합니다. 그들에 대한 내성 (가능하다면)은 매우 약하게 발현되는 많은 유전자에 의해 조절됩니다. 이러한 특성은 살 진균제로 처리 한 후 집단의 저항성에 눈에 띄는 변화가 없음을 결정합니다 (일부 실험에서는 저항성이 약간 증가했지만). 접촉 살균제를 뿌린 후 보존 된 곰팡이 개체군은 두 가지 균주 그룹으로 구성됩니다.
1) 약물로 처리되지 않은 식물 영역에 보존 된 균주. 살균제와의 접촉이 없었기 때문에 이러한 균주의 공격성과 저항성은 변하지 않습니다.
2) 살 진균제와 접촉 한 균주, 접촉 지점의 농도가 치명적 미만이었습니다. 위에서 언급했듯이 인구 의이 부분의 저항도 변하지 않지만 곰팡이 세포의 대사에 대한 준 치사 농도에서도 살균제의 부분적인 손상 효과로 인해 일반적인 적합성 및 기생 성분, 공격성, 감소가 있습니다 (Derevyagina and Dyakov, 1990).
따라서, 살 진균제와 접촉 한 상태에서 죽지 않은 인구의 일부조차도 약한 공격성을 가지고 있으며 epiphytotics의 원천이 될 수 없습니다. 따라서 살균제와 접촉하지 않는 인구 비율의 빈도를 줄이는 신중한 치료는 보호 조치의 성공을위한 조건입니다. 올리고 사이트 살균제에 대한 내성은 몇 가지 추가 유전자에 의해 제어됩니다.
각 유전자의 돌연변이는 약간의 저항성을 증가 시키며, 전반적인 저항의 정도는 그러한 돌연변이의 추가에 기인합니다. 따라서 저항의 증가는 단계적으로 발생합니다. 저항성의 단계적 증가의 예는 역병으로부터 감자를 보호하는 데 널리 사용되는 살균제 dimethomorph에 대한 저항성의 돌연변이입니다. Dimethomorph 내성은 다원성이며 부가 적입니다. 원스텝 돌연변이는 저항을 약간 증가시킵니다.
각각의 후속 돌연변이는 표적 크기를 감소시키고 결과적으로 후속 돌연변이의 빈도를 감소시킵니다 (Bagirova et al., 2001). 올리고 사이트 살 진균제를 반복적으로 처리 한 후 집단의 평균 내성 증가는 단계적으로 그리고 점진적으로 발생합니다. 이 과정의 속도는 저항 유전자의 돌연변이 빈도, 저항 계수 (민감한 균주와 관련된 내성 균주의 치사량 비율) 및 내성 유전자 돌연변이가 체력에 미치는 영향의 세 가지 이상의 요인에 의해 결정됩니다.
각 후속 돌연변이의 발생 빈도는 이전 돌연변이보다 낮으므로 프로세스에는 감쇠 특성이 있습니다 (Bagirova et al., 2001). 그러나 재조합 과정 (성 또는 파라 섹슈얼)이 집단에서 발생하면 부모의 서로 다른 돌연변이를 하이브리드 균주로 결합하고 그 과정을 가속화 할 수 있습니다. 따라서 panmix 집단은 agamic 집단보다 빠르게 저항을 얻고 후자의 경우 식물성 비 호환성 장벽이없는 집단은 그러한 장벽으로 분리 된 집단보다 더 빨리 저항을 얻습니다. 이와 관련하여 짝짓기 유형이 다른 집단에 균주가 존재하면 올리고 사이트 살균제에 대한 내성을 얻는 과정이 가속화됩니다.
두 번째 및 세 번째 요인은 집단에서 dimethomorph 내성 균주의 급속한 축적에 기여하지 않습니다. 이후의 각 돌연변이는 저항성을 약 두 배로 증가 시키며 이는 중요하지 않으며 동시에 인공 환경에서의 성장률과 공격성을 감소시킵니다 (Bagirova et al., 2001; Stem, Kirk, 2004). 아마도 이것이 자연적인 P. infestans 균주들, 심지어 dimethomorph로 처리 된 감자 재배에서 수집 된 균주들 중에서 사실상 내성 균주가없는 이유 일 것입니다.
올리고 사이트 살 진균제로 처리 된 집단은 또한 두 그룹의 균주로 구성됩니다 : 살 진균제와 접촉하지 않아 초기 특성을 변경하지 않은 균주 (이 그룹에서 내성 균주가 발견되면 민감한 균주의 더 높은 공격성과 경쟁력으로 인해 축적되지 않음), 및 살 진균제의 치사 이하 농도와 접촉하는 균주. 저항성 균주의 축적이 가능한 것은 후자 중 하나입니다. 여기에서는 민감한 균주에 비해 장점이 있기 때문입니다.
따라서 올리고 사이트 살 진균제를 사용하는 경우, 단계적 돌연변이 유발의 경우 돌연변이 균주의 초기 내성이 낮기 때문에 치사량보다 몇 배 높은 고농도 약물만큼 중요한 철저한 치료가 아닙니다.
마지막으로, 단일 사이트 살 진균제에 대한 내성의 돌연변이는 매우 표현력이 높습니다. 즉, 하나의 돌연변이는 감도가 완전히 상실 될 때까지 높은 수준의 내성을보고 할 수 있습니다. 따라서 인구 저항의 증가는 매우 빠르게 발생합니다.
이러한 살균제의 예는 가장 일반적인 살균제 인 메탈 락실을 포함하는 페닐 아미드입니다. 그것에 대한 내성의 돌연변이는 고주파로 발생하며 돌연변이 체의 내성 정도는 매우 높습니다. 감수성 균주를 1993 배 이상 초과합니다 (Derevyagina et al., 1992). 저항성 돌연변이 체의 성장률과 공격성은 전신 살균제에 의한 감수성 균주의 사멸을 배경으로 감소하지만, 저항성 개체군의 수가 빠르게 증가하고 그 공격성은 동시에 증가하고 있습니다. 따라서 몇 년 동안 살균제를 사용한 후 내성 균주의 공격성은 민감한 균주의 공격성과 동일 할뿐만 아니라이를 능가 할 수 있습니다 (Derevyagina, Dyakov, XNUMX).
성적 재조합에 미치는 영향
P. infestans 개체군에서 A2 교배 유형의 빈번한 발생은 역병에 대한 metalaxyl의 집중적 사용과 일치하기 때문에 metalaxyl이 교배 유형 전환을 유도한다고 제안되었습니다. P. parasitica에서 Chloroneb과 metalaxyl의 작용하에 그러한 전환이 실험적으로 증명되었다 (Ko, 1994). 메탈 락실 농도가 낮은 배지에서 단일 계대를 통해 짝짓기 유형 A1과 메탈 락실에 민감한 P. infestans 균주에서 동종 분리 균이 출현했습니다 (Savenkova and Cherepnikova-Anikina, 2002). 더 높은 농도의 메탈 락실을 함유 한 배지에서 후속 계대 동안 A2 페어링 유형의 단일 분리 물이 검출되지 않았지만, 대부분의 분리 물은 난 포자 대신 A2 분리 물과 교배했을 때보기 흉한 균사체 축적을 형성하고 멸균되었습니다. 고농도의 메탈 락실이있는 배지에서 A2 짝짓기 유형을 갖는 내성 균주의 계대를 통해 우리는 세 가지 형태의 짝짓기 유형 변화를 감지 할 수 있습니다. 1) A1 및 A2 분리 물과 교차했을 때 완전한 무균 성; 2) 동질화 (단일 배양에서 난포 자의 형성); 3) A2 결합 유형을 A1로 변환. 따라서 메탈 락 실은 P. infestans 개체군의 교배 유형에 변화를 일으켜 결과적으로 성적 재조합이 발생할 수 있습니다.
식물성 재조합에 미치는 영향
일부 항생제 내성 유전자는 hyphal heterokaryotization과 nuclear diploidization의 빈도를 증가 시켰습니다 (Poedinok and Dyakov, 1981). 앞서 언급 한 바와 같이, 다양한 P. infestans 균주의 융합 동안 균사의 이핵 화는이 균류의 식물성 부적합성 현상으로 인해 매우 드물게 발생합니다. 그러나 일부 항생제에 대한 내성 유전자는 식물의 부적합성을 극복하는 것으로 표현되는 부작용을 가질 수 있습니다. 이 특성은 1S-1 돌연변이 스트렙토 마이신 내성 유전자에 의해 소유되었습니다. phytophthora의 현장 집단에 그러한 돌연변이가 존재하면 균주 간의 유전자 흐름을 증가시키고 전체 집단의 새로운 품종 또는 살균제에 대한 적응을 가속화 할 수 있습니다.
특정 살 진균제와 항생제는 유사 분열 재조합의 빈도에 영향을 미칠 수 있으며, 이는 집단의 유전자형 빈도를 변경할 수도 있습니다. 널리 사용되는 살 진균제 베노밀은 세포 골격의 미세 소관이 만들어지는 단백질 인 베타-튜 불린에 결합하여 유사 분열 후기에서 염색체 분리 과정을 방해하여 유사 분열 재조합 빈도를 증가시킵니다 (Hastie, 1970).
느릅 나무에서 네덜란드 질병을 치료하는 데 사용되는 살균제 파라-플루오로 페닐알라닌은 동일한 특성을 가지고 있습니다. 파라-플루오로 페닐알라닌은 이형 접합 1982 배체 P. infestans에서 재조합 빈도를 증가시켰다 (Poedinok et al., XNUMX).
P. infestans의 생애주기에서 개체군의 유전형 구성의 주기적 변화
온대에서 P. infestans의 고전적인 발달주기는 4 단계로 구성됩니다.
1) 짧은 세대를 가진 인구의 기하 급수적 성장 단계 (다환 단계). 이 단계는 보통 1,5 월에 시작하여 2-XNUMX 개월 동안 지속됩니다.
2) 영향을받지 않는 조직의 비율이 급격히 감소하거나 불리한 기상 조건이 시작되어 인구 증가를 막는 단계. 조기 수확 전 잎 제거를 수행하는 농장의이 단계는 연간주기에서 제외됩니다.
3) 괴경의 우연한 감염, 감염의 느린 발달, 괴경의 재감염 부재, 정상적인 저장 조건에서 감염된 괴경의 썩음 및 도태로 인한 인구 크기의 현저한 감소와 함께 괴경의 겨울철 단계.
4) 토양 및 묘목에서의 느린 발달 단계 (단 환기 단계), 생성 기간이 한 달 이상 (XNUMX 월 말-XNUMX 월 초)에 도달 할 수 있습니다. 일반적으로 이때 병든 잎은 특별한 관찰로도 발견하기가 어렵습니다.
기하 급수적 인 인구 증가 단계 (다환 단계)
수많은 관찰 결과 (Pshedetskaya, Kozubova, 1969; Borisenok, 1969; Osh, 1969; Dyakov, Suprun, 1984; Rybakova, Dyakov, 1990)에 따르면 epiphytoty가 시작될 때 독성이 낮고 약간 공격적인 클론이 우세하며 이후에 더 독성이 있고 공격적인 클론으로 대체됩니다. 인구의 공격성의 성장률이 높을수록 숙주 식물의 다양성에 대한 내성이 적습니다.
인구가 증가함에 따라 상업적 품종 (R1-R4)과 선택적 중립 (R5-R11)에 도입 된 선택적으로 중요한 유전자의 농도가 증가합니다. 따라서 1993 년 모스크바 인근 인구에서 8,2 월 말부터 9,4 월 중순까지의 평균 독성은 5에서 31로 증가했으며 선택적으로 중립적 인 독성 유전자 R86 (독성 클론의 1996 ~ XNUMX %)에서 가장 큰 증가가 관찰되었습니다 (Smirnov, XNUMX). ).
인구 성장률의 감소는 인구의 기생 활동의 감소를 동반합니다. 따라서 우울한 해에는 총 인종 수와 고독성 인종의 비율이 모두 epiphytotic 인종보다 낮습니다 (Borisenok, 1969). epiphytotic 기상 조건이 역병 및 감자 침입에 불리하게 변하면 고독성 공격적인 클론의 농도도 감소합니다 (Rybakova et al., 1987).
집단의 독성과 공격성에 영향을 미치는 유전자 빈도의 증가는 혼합 집단에서 더 강력하고 공격적인 클론을 선택했기 때문일 수 있습니다. 선택을 입증하기 위해 중성 돌연변이 분석 방법이 개발되었으며, 이는 효모 (Adams et al., 1985) 및 Fusarium graminearum (Wiebe et al., 1995)의 chemostat 집단에서 성공적으로 사용되었습니다.
P. infestans의 현장 개체군에서 blasticidin S에 내성이있는 돌연변이의 빈도는 개체군의 공격성 증가와 병행하여 감소했으며, 이는 개체군이 성장하는 동안 지배적 인 클론의 변화를 나타냅니다 (Rybakova et al., 1987).
괴경의 겨울철 단계
감자 괴경의 겨울철에는 P. infestans 균주의 독성 및 공격성이 감소하고 독성 감소는 공격성보다 느리게 발생합니다 (Rybakova and Dyakov, 1990). 분명히 인구 규모의 급속한 성장 (r- 선택)에 도움이되는 조건 하에서 "추가"독성 유전자와 높은 공격성이 유용하므로 epiphytotics의 개발은 가장 독성이 있고 공격적인 클론의 선택을 동반합니다. 환경의 포화 상태에서 번식 속도가 아니라 불리한 조건 (K- 선택)에서의 존재 지속성이 중요한 역할을 할 때 독성과 공격성의 "추가"유전자가 체력을 감소시키고 이러한 유전자를 가진 클론이 가장 먼저 죽어 평균 공격성과 인구의 독성이 떨어지고 있습니다.
토양의 식생 단계
이 단계는 라이프 사이클에서 가장 신비한 단계입니다 (Andrivon, 1995). 그것의 존재는 감자 묘목의 출현에서 질병의 첫 번째 반점의 출현에 이르기까지 장기간 (때로는 한 달 이상)에 걸쳐 병원체에 무슨 일이 일어나는지에 대한 정보가 부족하기 때문에 순전히 추측에 근거합니다. 관찰과 실험을 바탕으로이시기의 곰팡이 행동이 재구성되었습니다 (Hirst and Stedman, 1960; Boguslavskaya, Filippov, 1976).
곰팡이의 포자는 토양의 감염된 괴경에 형성 될 수 있습니다. 결과 포자는 균사로 발아하여 토양에서 오랫동안 식생 할 수 있습니다. XNUMX 차 (덩이 줄기에서 형성됨) 및 XNUMX 차 (토양의 균사체에서) 포자는 모세관 흐름에 의해 토양 표면으로 상승하지만, 아래쪽 잎이 내려와 토양 표면에 접촉 한 후에 만 감자를 감염시킬 수있는 능력을 얻습니다. 이러한 잎 (즉, 질병의 첫 번째 반점이 발견됨)은 즉시 형성되지 않지만 감자 꼭대기의 장기간 성장과 발달 후에 형성됩니다.
따라서 P. infestans의 생애주기에서 부 영양 식생 단계도 존재할 수 있습니다. 생애주기의 기생 단계에서 공격성이 체력의 가장 중요한 구성 요소 인 경우, 일부 식물 병원성 진균에 대해 실험적으로 나타난 바와 같이 부 영양 단계 선택은 기생 특성을 줄이는 것을 목표로합니다 (Carson, 1993 참조). 따라서이주기 단계에서는 공격적인 속성이 가장 집중적으로 손실되어야합니다. 그러나 지금까지 위의 가정을 확인하기위한 직접적인 실험은 수행되지 않았습니다.
계절적 변화는 P. infestans의 병원성 특성뿐만 아니라 다 환기에서 자라며 (유생 기간 동안) 겨울 저장 동안 감소하는 살균제에 대한 내성에도 영향을 미칩니다 (Derevyagina et al., 1991; Kadish and Cohen, 1992). 감염된 괴경을 심고 밭에서 질병의 첫 번째 반점이 나타나는 사이에 메탈 락실에 대한 저항성이 특히 강하게 감소했습니다.
특정 내 전문화 및 그 진화
P. infestans는 상업적으로 중요한 두 가지 작물 인 감자와 토마토에서 전염병을 일으키고 있습니다. 곰팡이가 새로운 영역에 들어간 직후 감자의 Epiphytoties가 시작되었습니다. 토마토의 패배는 감자에 감염된 직후에 기록되었지만 토마토에 대한 epiphytoties는 불과 XNUMX 년 후인 XNUMX 세기 중반에 기록되었습니다. Hallegli와 Niederhauser가 미국에서 토마토의 패배에 대해 쓴 글입니다.
(1962) :“100 년의 심각한 epiphytoty 이후 약 1845 년 동안 내성 품종의 토마토를 얻기위한 시도가 거의 또는 거의 이루어지지 않았습니다. 늦은 역병은 빠르면 1848 년에 토마토에 처음 기록되었지만 1946 년 질병이 강력하게 발생하기 전까지는이 식물에 대한 육종가의 심각한 관심 대상이되지 않았습니다. 러시아 영토에서 토마토의 역병은 60 세기에 등록되었습니다. “오랫동안 연구자들은 상당한 경제적 피해를 입히지 않았기 때문에이 질병에주의를 기울이지 않았습니다. 하지만 70 년대와 1979 년대. 토마토에 대한 후기 역병의 XX 세기 epiphytoties는 소련, 주로 Lower Volga 지역, 우크라이나, North Caucasus, 몰도바에서 관찰됩니다 ...”(Balashova, XNUMX).
그 이후로 역병에 의한 토마토 마름병은 매년 발생하고 산업 및 가정 재배의 전체 영역에 퍼져이 작물에 막대한 경제적 피해를 입 힙니다. 어떻게 된 거예요? 왜 감자에 기생충이 처음 나타 났고이 작물의 epiphytotic 병변이 거의 동시에 발생했으며, epiphytotic이 토마토에 나타나는 데 왜 한 세기가 걸렸습니까? 이러한 차이는 남미 감염원이 아닌 멕시코 인을 지원합니다. 종 Phytophthora infestans가 Solanum 속의 멕시코 결절을 지닌 종의 기생충으로 형성 되었다면, 멕시코 종과 같은 속의 감자를 재배 한 이유가 그토록 강하게 영향을 받았지만 기생충과의 공진화가 없기 때문에 특정 및 비특이적 저항의 메커니즘을 개발하지 않았기 때문입니다.
토마토는 속의 다른 부분에 속하며 교환 유형은 결절 종과 큰 차이가 있으므로 토마토가 P. infestans의 식품 전문화 밖에 없다는 사실에도 불구하고 손상의 강도는 심각한 경제적 손실에 충분하지 않았습니다.
토마토에서 epiphytoties의 출현은 기생충의 심각한 유전 적 변화로 인해 기생 할 때 적응력 (병원성)을 증가시킵니다. 우리는 토마토 기생에 특화된 새로운 형태가 M. Gallegly가 기술 한 T1 종족으로, 감자에 널리 퍼져있는 T0 종족에 저항하는 체리 토마토 품종 (오타와 주 레드 체리)에 영향을 미친다고 믿습니다 (Gallegly, 1952). 분명히 T0 종족을 T1 종족으로 바꾸고 토마토의 패배에 매우 적합한 클론의 출현을 초래 한 돌연변이 (또는 일련의 돌연변이)가 있습니다. 종종 발생하는 것처럼 한 숙주에 대한 병원성의 증가는 다른 숙주로의 감소를 동반했습니다. 즉, 아직 완전하지 않은 초기 특수화가 감자 (race T0)와 토마토 (race T1)에 발생했습니다.
이 가정에 대한 증거는 무엇입니까?
- 감자와 토마토에서 발생합니다. 토마토 잎에서는 T1 종족이 우세한 반면 감자 잎에서는 드물다. S.F. Bagirova와 T.A. 1991-1992 년 모스크바 지역의 Oreshonkova (미공개), 감자 재배에서 T1 인종의 발생은 0 %, 토마토 재배에서-100 %; 1993-1995 년-각각 33 % 및 90 %; 2001 년-0 %와 67 %. 비슷한 데이터가 이스라엘에서 얻어졌다 (Cohen, 2002). 감자 괴경을 T1 종의 분리주와 분리주 T0 및 T1의 혼합물로 감염시킨 실험은 T1 종의 분리 주가 괴경에서 잘 보존되지 않고 T0 종의 분리 주로 대체됨을 보여주었습니다 (Dyakov et al., 1975; Rybakova, 1988).
2) 토마토 재배에서 T1 종족의 역학. 토마토 잎의 일차 감염은 잎에 형성된 첫 번째 반점의 감염 분석에서 우세한 T0 종족 분리에 의해 수행됩니다. 이것은 일반적으로 받아 들여지는 기생충 이동 계획을 확인합니다. 감자로부터의 감염의 주요 질량은 T0 종족에 의해 만들어 지지만, 감자에 보존 된 적은 수의 T1 클론이 토마토에서 한 번 T0 종족을 대체하고 epiphytotic 기간이 끝날 무렵 축적됩니다. 또한 감자 괴경과 잎만큼 강력하지는 않지만 지속적으로 T1 종족에 토마토 잎 감염의 대체 원인이있을 수 있습니다. 따라서이 소스는 토마토를 감염시키는 개체군의 유전 적 구조에 약한 영향을 미치지 만 T1 종족의 축적을 결정합니다 (Rybakova, 1988; Dyakov et al., 1994).
3) 감자와 토마토에 대한 공격성. 종족 T0과 T1의 분리 물로 토마토와 감자 잎의 인공 감염은 전자가 토마토보다 감자에 더 공격적이며 후자가 감자보다 토마토에 더 공격적임을 보여주었습니다. 이러한 차이는 온실 (D' yakov et al., 1975)과 들판 (Leberton et al., 1999)에서 잎을 통과하는 동안 혼합 개체군에서 "자신이 아닌"종족의 분리 주가 이동하는 경우에 나타납니다. 최소 감염 부하, 잠복기, 감염 반점 크기 및 포자 생산의 차이 (Rybakova, 1988; Dyakov et al., 1994; Legard et al., 1995; Forbes et al., 1997; Oyarzun et al., 1998; Leberton et al. al., 1999; Vega-Sanchez et al., 2000; Knapova, Gisi, 2002; Sussuna et al., 2004).
내성 유전자가없는 토마토 품종에 대한 T1 종족의 분리주의 공격성은 너무 높아 감염된 조직을 괴사하지 않고 영양 배지 에서처럼 잎에서 포자를 분리합니다 (Dyakov et al., 1975; Vega-Sanchez et al., 2000).
4) 감자와 토마토에 대한 독성. T1 종족은 Ph1 내성 유전자가있는 체리 토마토 품종에 영향을 미치는 반면, T0 종족은 이러한 품종을 감염시킬 수 없습니다. 더 좁은 독성을 가지고 있습니다. 차별화 요소와 관련하여
감자의 R- 유전자는 반비례 관계입니다. 토마토 잎에서 분리 된 균주는“감자”균주보다 독성이 적습니다 (표 11).
5) 중립 마커. 감자와 토마토에 기생하는 P. infestans 개체군의 중성 표지자 분석은 또한 다 방향 특정 내 선택을 입증합니다. 브라질 P. infestans 개체군에서 토마토 잎 분리주는 클론 계통 US-1에 속하고 감자 잎에서 분리 된 것은 BR-1 계통에 속합니다 (Suassuna et al., 2004). 1994 년 이후 플로리다 (미국)에서는 클론 US-90이 감자 (8 % 이상 발생)에서 우위를 차지하기 시작했고, 토마토에서 US-11 및 US-17 클론이 우세했으며, 후자의 분리는 감자보다 토마토에 더 공격적입니다 (Weingartner , Tombolato, 2004). 1200 년부터 1989 년까지 미국에서 수집 된 1995 개의 P. infestans 균주에 대해 감자와 토마토 분리 물에서 유전자형 빈도 (DNA 지문)의 유의 한 차이가 확립되었습니다 (Deahl et al., 1995).
AFLP 방법을 사용하여 74-1996 년에 감자와 토마토 잎에서 채취 한 1997 개의 균주를 분리 할 수있었습니다. 프랑스와 스위스에서 7 개 그룹으로 나뉩니다. 감자와 토마토 균주는 명확하게 갈라지지 않았지만 "감자"균주는 "토마토"균주보다 유 전적으로 더 다양했습니다. 전자는 2002 개 군집 모두에서 발견되었고 후자는 XNUMX 개 군집에서만 발견되었는데, 이는 후자의보다 전문화 된 게놈을 나타냅니다 (Knapova and Gisi, XNUMX).
6) 격리 메커니즘. 두 숙주 식물 종의 기생충 개체군이 "자신의"숙주에 대한 전문화 범위를 좁히는 방향으로 진화하면, 집단 간 유전 교환을 방지하는 다양한 감수 분열 전 및 감수 분열 메커니즘이 발생합니다 (Dyakov and Lekomtseva, 1984).
몇몇 연구는 교배의 효율성에 대한 부모 균주의 근원의 영향을 조사했습니다. 에콰도르의 Solanum 속 다른 종에서 분리 된 균주를 교배 할 때 (Oliva et al., 2002), 야생 Solanaceae의 교배 유형 A2 (클론 라인 EC-2)를 가진 균주가 토마토 균주와 가장 많이 교배 된 균주 (라인 EC -3), 감자 균주 (EC-1)와 가장 효과적으로 교배되었습니다.
모든 잡종은 병원성이없는 것으로 밝혀졌습니다. 저자들은 잡종의 낮은 비율의 혼성화와 병원성의 감소는 개체군의 생식 격리의 감수 분열 후 메커니즘 때문이라고 믿습니다.
Bagirova et al. (1998)의 실험에서 많은 수의 감자와 토마토 균주가 T0 및 T1 종족의 특성과 교배되었습니다. 토마토에서 분리 된 T1xT1 균주의 가장 높은 생식력의 교배 (현미경 시야에서 36 개의 난 포자, 난자의 발아의 44 %), 가장 효과적이지 않은 것은 다른 숙주에서 분리 된 T0xT1 종의 교배였습니다 (발아 및 발아 된 난포의 수가 적고, 유산 및 미발달 된 난포의 비율이 높음). ... 감자에서 분리 된 T0 종족 분리주 간의 교배 효율은 중간 정도였습니다. T0 종족의 주체가 감자에 영향을 미치기 때문에 겨울철에 신뢰할 수있는 원천 인 감자 괴경이 있으며, 그 결과 감자 개체군에 대한 겨울철 감염 단위로서 난포 자의 중요성이 낮습니다. 적응 된 "토마토 형태"는 난 포자 형태로 토마토에서 겨울을 보낼 수 있으므로 (아래 참조) 성 과정의 더 높은 생산성을 유지합니다. 높은 생식력으로 인해 T1은 토마토의 일차 감염에 대한 독립적 인 잠재력을 얻습니다. Knapova et al. (Knapova et al., 2002)에 의해 얻은 결과는 같은 방식으로 해석 될 수 있습니다. 감자에서 분리 한 균주와 토마토에서 분리 한 균주의 교배는 가장 많은 수의 난 포자 (sq.mm 당 13,8 개)를 나타 냈습니다. 중간 (5-19의 확산) 및 난포 자의 발아의 중간 비율 (6,3-0의 확산과 함께 24). 토마토에서 분리 된 균주의 교배는 발아율이 가장 높은 (7,6), 가장 낮은 비율의 난 포자 (4-12의 퍼짐으로 10,8)를 나타냈다. 감자에서 분리 된 균주 간의 교배는 중간 수의 난 포자 (데이터 산포가 높은 8,6-0-30)와 난자의 발아 비율이 가장 낮았습니다 (2,7). 따라서 감자의 균주는 토마토의 균주보다 생식력이 낮지 만 집단 간 교배는 집단 내 균주보다 더 나쁜 결과를 얻지 못했습니다. Bagirova et al.에 의해 위의 데이터와 차이가있을 수 있습니다. 러시아 연구자들은 90 세기 초 90 년대 초에 분리 된 균주와 스위스 연구자들이 XNUMX 년대 후반에 분리 된 균주로 작업했다는 사실에 의해 설명됩니다.
낮은 생식력의 기초는 균주의 이배 수성 일 수 있습니다. 성 과정과 난포 성 자손에 의한 일차 감염이 규칙적인 멕시코 인구에서 연구 된 P. Infestans 균주의 대부분이 이배체 인 경우 구세계에서는 배수성의 인구 내 다형성이 관찰됩니다 (이배체, 삼배체 및 사배체 균주뿐만 아니라 이배체 핵이있는 이핵 생물 균주). , 다른 유형의 교배를 갖는 균주, 즉. 상호 생식력이 있고 핵 배수성이 다릅니다 (Therrien et al., 1989, 1990; Whittaker et al., 1992; Ritch, Daggett, 1995). antheridia와 oogonia의 핵의 다양성은 낮은 출산율의 원인이 될 수 있습니다.
문합 동안 균사 사이의 핵 교환에 관해서는, 이것은 무성 생식 집단을 많은 유 전적으로 분리 된 클론으로 나누는 식물성 비 호환성에 의해 방지된다 (Poedinok and Dyakov, 1987; Gorbunova et al., 1989; Anikina et al., 1997b).
7) 인구 수렴. 위의 데이터는 "감자"와 "토마토"P. infestans 균주 간의 혼성화가 가능함을 나타냅니다. 공격성이 감소 함에도 불구하고 다른 숙주의 상호 재감염도 가능합니다.
1993 년에 인접한 감자와 토마토 밭에서 분리 된 분리주의 개체군 마커에 대한 연구에 따르면 토마토 잎에서 분리 된 분리주의 약 1997 분의 1995이 인접한 감자 밭에서 옮겨졌다 (Dolgova et al., 1998). 이론적으로, 두 숙주에서 개체군의 차이가 증가하고 특수한 내부 특이 적 형태 (f.sp. 감자 및 f.sp. 토마토)의 출현으로 이어질 것이라고 가정 할 수 있습니다. 특히 난포자가 식물 파편에 남아있을 수 있기 때문입니다 (Drenth et al., 2001). ; Bagirova, Dyakov, XNUMX) 및 토마토 씨앗 (Rubin et al., XNUMX). 결과적으로 토마토는 현재 감자 괴경과 관계없이 봄 재생의 원천을 가지고 있습니다.
그러나 모든 것이 다르게 일어났습니다. 난 포자와 함께 겨울을 흘리면 기생충이 수명주기에서 가장 좁은 단계, 즉 토양에서 식물의 단 환식 단계를 피할 수 있었으며, 그 동안 기생 특성이 감소하고 여름에는 다 환식 단계에서 점차 회복됩니다.
표 11. P. infestans 균주에서 감자 분화 인자 품종에 대한 독성 유전자의 빈도
국가 | 년 | 균주의 평균 독성 유전자 수 | 저자 | |
감자에서 | 토마토에서 | |||
프랑스 | 1995 | 4.4 | 3.3 | Leberton et al., 1999 |
1996 | 4.8 | 3.6 | Leberton, Andrivon, 1998 | |
프랑스, 스위스 | 1996-97 | 6.8 | 2.9 | 크나포바, 기시, 2002 |
미국 | 1989-94 | 5 | 4.8 | Goodwin et al., 1995 |
미국, Zap. 워싱턴 | 1996 | 4.6 | 5 | Dorrance et al., 1999 |
1997 | 6.3 | 3.5 | " | |
에콰도르 | 1993-95 | 7.1 | 1.3 | Oyarzun 등, 1998 |
이스라엘 | 1998 | 7 | 4.8 | 코헨, 2002 |
1999 | 6 | 5.7 | " | |
2000 | 6.7 | 6.1 | " | |
러시아, Mosk. 부위 | 1993 | 8.9 | 6.7 | 스 미르 노프, 1996 |
러시아, 다른 지역 | 1995 | 9.4 | 8 | Kozlovskaya 및 기타. |
1997 | 9.2 | 9.2 | " | |
2000 | 8.7 | 4.8 | " |
난자를 발아시키는 원발성 유 포자낭과 유포자는 특히 반대 유형의 교배를 가진 균주의 페로몬의 영향하에 난포자가 단위 생식 적으로 형성된 경우 높은 수준의 기생 활성을 갖는다. 따라서 난 포자에 감염된 종자에서 자란 토마토 묘목의 감염 물질은 토마토와 감자 모두에 대해 높은 병원성입니다.
이러한 변화로 인해 또 다른 인구 구조 조정이 이루어졌으며, 역학 관점에서 다음과 같은 중요한 변화가 나타납니다.
- 감염된 토마토 묘목은 감자의 XNUMX 차 감염의 중요한 원인이되었습니다 (Filippov, Ivanyuk, 개인 메시지).
- 감자의 Epiphytoties는 평소보다 약 한 달 빠른 XNUMX 월에 관찰되기 시작했습니다.
- 감자 재배에서 T1 종족의 비율이 증가했는데, 이전에는 미미한 양으로 만났습니다 (Ulanova et al., 2003).
- 토마토 잎에서 분리 된 균주는 독성 유전자의 감자 분화 인자에 대한 독성면에서 감자 균주와 다르지 않고 토마토뿐만 아니라 감자에서도 공격성 측면에서“감자”균주를 능가하기 시작했습니다 (Lavrova et al., 2003; Ulanova et al. , 2003).
따라서 발산 대신에 개체군의 수렴, 두 종에 대한 높은 독성과 공격성을 가진 두 숙주 식물에서 단일 개체군이 출현했습니다.
결론
따라서 150 년 이상의 P. infestans에 대한 집중적 연구에도 불구하고, 재배 된 가문비 나무 식물의 가장 중요한 질병의 원인 인자의 개체군 생물학을 포함하여 생물학에서 많은 것이 알려지지 않았습니다. 생애주기의 개별 단계가 인구 구조에 어떻게 영향을 미치는지, 공격성과 독성의 운하 화 된 가변성의 유전 적 메커니즘은 무엇인지, 자연 인구의 생식 및 클론 생식 시스템의 비율은 무엇이며 식물의 비 호환성이 어떻게 유전되는지, 이러한 작물의 XNUMX 차 감염에서 감자와 토마토의 역할은 무엇인지 명확하지 않습니다. 기생충 개체군의 구조에 미치는 영향은 무엇입니까? 지금까지 기생충의 공격성을 변화시키는 유전 적 메커니즘이나 비특이적 감자 저항성의 침식과 같은 중요한 실제 문제는 해결되지 않았습니다. 감자 역병에 대한 연구가 심화되고 확장됨에 따라 기생충은 연구자들에게 새로운 도전을 제기합니다. 그러나 실험 능력의 향상, 유전자 및 단백질 조작에 대한 새로운 방법 론적 접근 방식의 출현으로 제시된 질문에 대한 성공적인 해결책을 기대할 수 있습니다.
이 기사는 "감자 보호"저널에 게재되었습니다 (3 년 2017 월).