Генетический полиморфизм штаммов ToxB+ Pyrenophora tritici-repentis

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

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

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

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

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

Об авторах

Нина Васильевна Мироненко

Всероссийский научно-исследовательский институт защиты растений

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

д-р биол. наук

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

Александра Станиславовна Орина

Всероссийский научно-исследовательский институт защиты растений

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

канд. биол. наук

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

Надежда Михайловна Коваленко

Всероссийский научно-исследовательский институт защиты растений

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

канд. биол. наук

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

Список литературы

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

Дополнительные файлы

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

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

Скачать (88KB)
Метаданные

© ООО "Эко-Вектор", 2021


 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».