S.N. Elansky, L.Yu. Kokaeva, N.V. Statsyuk, Yu.T. Dyakov
Introduzione
Oomycete Phytophthora infestans (Mont.) De Bary - l'agentu causativu di a testa tarda, a malatia più impurtante economicamente di patate è di pumati - hà attiratu a più attenzione di circadori di diversi paesi dapoi più di un seculu è mezu. Apparsu di colpu in Auropa à a mità di u XIXu seculu, hà pruvucatu una epidemia di patate chì hè stata in memoria di parechje generazioni.
Sin'à avà, hè spessu chjamatu "u fungu di a fame irlandese". Quasi centu anni dopu à e prime epidemie, e spezie salvatiche di patate messicane resistenti à a testa tarda sò state scoperte, sò stati sviluppati metudi di attraversazione cù patate cultivate (Muller, 1935), è e prime varietà resistenti à a testa tarda sò state ottenute (Pushkarev, 1937). Tuttavia, subitu dopu à l'iniziu di a so cultivazione cummerciale, si sò accumulate razze di u patogenu di a testa tarda chì eranu virulenti per e varietà resistenti. è l'introduzione di novi geni di resistenza da e patate salvatiche messicane in varietà cumincianu à perde rapidamente l'efficacità.
I fiaschi cù l'usu di a resistenza monogenica (verticale) furzanu i criatori à circà modi più cumplessi di sfruttamentu di a resistenza poligenica (horizontale) inespecifica. In l'ultimi anni, e razze altamente aggressive anu cuminciatu à accumulà in populazioni individuali di u parassita, causendu l'erosione di resistenza ancu inespecifica. L'avventu di e razze resistenti à i fungicidi hà causatu prublemi in l'usu di chimichi di prutezzione di a patata.
A causa di e sferenze significative trà l'omiceti è i funghi in cumpusizione chimica, ultrastruttura è metabolismu, i fungicidi, in particulare quelli sistemichi aduprati per prutege e piante da parechje malatie fungiche, sò ineffettivi contr'à l'omiceti.
Dunque, in a prutezzione chimica contr'à a testa tarda, hè stata aduprata una spruzzatura multipla (finu à 12 volte per stagione o più) cù preparazioni di cuntattu di un vastu spettru di azzione. Un passu rivoluzionariu hè statu l'usu di fenilamidi, chì sò tossichi per l'omiceti è si sparghjenu sistematicamente in e piante. Tuttavia, u so usu diffusu hà purtatu rapidamente à l'accumulazione di ceppi resistenti in populazioni fungiche (Davidse et al., 1981), chì cumplicava significativamente a prutezzione di e piante. P. infestans hè praticamente u solu parassita di a zona temperata, u dannu da u quale in e cundizioni di l'agricultura biulogica ùn pò micca esse neutralizatu senza l'usu di mezi chimichi di prutezzione (Van Bruggen, 1995).
Quì sopra spiega l'enorme attenzione prestata da ricercatori di diversi paesi à u studiu di e pupulazioni di P. infestans, a dinamica di a so abbundanza è a so cumpusizione genetica, è ancu i miccanismi genetichi di variabilità.
Ciculu di vita di R. INFESTANS
Oomycete Phytophthora infestans sviluppa un miceliu intercellulare cun haustoria in e foglie di patata. Alimentendu si di i tessuti di a foglia, provoca a furmazione di macchie scure, chì diventanu nere è putrefanu in tempu umitu. Cù una forte scunfitta, tutta a foglia more. Dopu à un periudu d'alimentazione, si sviluppanu crescenze nantu à u miceliu - sporangiofori - chì crescenu fora per mezu di i stomati. In tempu umitu, formanu una fioritura bianca intornu à e macchie nantu à a parte inferiore di e foglie. À l'estremità di i sporangiofori, si formanu zoosporangia in forma di limone, chì si staccanu è sò purtate da spruzzo di pioggia (Fig. 1). Intrendu in gocce d'acqua nantu à a superficia di una foglia di patata, i sporangi germinanu cù 6-8 zoospore, chì, dopu un periodu di muvimentu, sò arrotondate, coperte cù una conchiglia è germinate cun un tubu di germoglio. U germoglio penetra attraversu i stomati in u tessulu foglia. In certe condizioni, sporangia pò cresce in un tubu di crescita direttamente in u tessulu foglia. In cundizioni favurevuli, u tempu da l'infezzione à a furmazione di nova sporulazione hè solu 3-4 ghjorni.
Una volta in terra è filtrati in u terrenu, i sporangi sò capaci di infettà i tuberi. I tuberi gravemente affettati si rotenu durante a conservazione; in i debuli affettati, l'infezzione pò persiste finu à a prossima stagione. Inoltre, l'agentu causativu di a testa tardi pò persiste in l'invernu in forma d'ospore (spore sessuale à muri spessi in riposu) in u terrenu nantu à i detriti vegetali è nantu à i semi di tomate. Oospore sò furmate nantu à l'organi viventi di e piante quandu e razze di diversi tipi di accoppiamenti si riuniscenu cun umidità eccessiva. In primavera, a sporulazione asessuale si forma nantu à i tuberi infettati piantati è nantu à i residui di e piante cù oospore; e zoospore entranu in u terrenu è causanu l'infezzione di e foglie inferiori di e piante. In certi casi, u miceliu pò cresce da u tuberu infettatu à a parte verde di a pianta è di solitu apparisce in a parte superiore di u troncu.
Una differenza significativa trà l'omiceti è a maiò parte di i funghi si trova in a predominanza di diplophase in u so ciclu di vita cù meiosi gametica è germinazione di zigoti (oospore) senza fissione nucleare riduttiva. Sta caratteristica, più l'heterotallismu dipolare chì sustituisce a bisessualità, sembrerebbe rende pussibule l'applicazione à l'omiceti approcci sviluppati per studià e populazioni di eucarioti superiori (analisi di panmixia è suddivisione di e pupulazioni, flussi di geni intra è interpupulazione, ecc.). Tuttavia, trè fattori ùn permettenu micca u trasferimentu cumpletu di sti approcci in u studiu di e pupulazioni di P. infestans.
1. Insemi cù l'ospore ibride, l'ospore autofertile è partenogenetica si formanu in populazioni (Fife è Shaw, 1992; Anikina et al., 1997a; Savenkova, Cherepnikoba-Anirina, 2002; Smirnov, 2003), è a frequenza di a so furmazione pò esse sufficiente per influenzà nantu à i risultati di e prove.
2. U prucessu sessuale in P. infestans face una cuntribuzione insignificante à a dinamica di a dimensione di a pupulazione, perchè u fungu si riproduce principalmente per spore vegetative, furmendu per più di 90% di i risultati di l'analisi di u tippu di accoppiamentu per u metudu tradiziunale nantu à un mezu nutriente ... a stagione di crescita hè parechje generazioni di sporulazione asessuale (sviluppu di e malatie policicliche). L'ospore ghjoca un rolu impurtante in a preservazione di l'organismu durante u periodu quandu ùn ci sò piante verdi (d'invernu) è in l'infezzione primaria di e piantine. Dopu, durante l'estate, a ripruduzione clonale si verifica è una crescita o, à u cuntrariu, una diminuzione di u numeru di cloni individuali chì nascenu da u risultatu di a ricombinazione sessuale, chì hè principalmente determinata da a selezzione di i più adattati. Dunque, u raportu di i cloni individuali in una populazione à l'iniziu è a fine di l'epifitoti pò esse cumpletamente diversu.
3. U ciculu descrittu hè caratteristicu di e pupulazioni native di P. infestans in a so patria, in America Centrale. In altre zone di u mondu, dapoi più di 100 anni, u prucessu sessuale ùn era micca cunnisciutu; u miceliu vegetativu in i tuberi di patata infettati era u stadiu di l'invernamentu. U ciculu di vita era cumpletamente agamicu, è a diffusione era focale in natura: l'infezzione da tuberi piantati infettati singuli passava à e foglie, furmendu i foci primari di a malattia, chì puderebbenu fonde cù u sviluppu massiccia di a malattia.
Cusì, in alcune regioni ci pò esse un'alternazione di cicli sessuali è asessuali, mentre in altri - solu ciclu asessuale.
Origine di P. INFESTANS
P. infestans apparisce in Europa à a fine di a prima metà di u XIXu seculu. Siccomu a patata hè uriginaria di a parte nordeste di l'America miridiunale, hè statu presuppostu chì u parassita hè statu purtatu da quì in Europa durante u boom di u salitru cilenu. Tuttavia, studii fatti in a stazione di patate di u Rockefeller Center in a valle di Toluca, in Messicu, furzanu stu puntu di vista à esse ripensatu (Niederhauser, 1991, 1993).
1. In a valle di u Toluca, e spezie lucale di patate tuberose (Solanum demissum, S. bulbocastanum, ecc.) Anu parechji insemi di geni per resistenza verticale cumbinati cù un altu livellu di resistenza inespecifica, chì indica una longa coevoluzione cù u parassita. E spezie sudamericane, cumprese e patate coltivate, mancanu di geni di resistenza.
2. In a valle di u Toluca, ci sò isolati cù i tippi di accoppiamentu A1 è A2, per via di u quale a pupulazione intrecciata di P. infestans hè diffusa; mentre chì in a patria di a patata cultivata, in Sud America, u parassita si sparghje clonalmente.
3. In a valle di u Toluca, ci sò epidemie severe annuale di tardu tardu. Dunque, à mezu à i circadori nordamericani (Università Cornell), hè stata stabilita l'opinione nantu à a Mesoamerica (America Centrale) cum'è locu di nascita di phytophthora di patate (Goodwin et al., 1994).
Circadori sudamericani ùn spartenu micca st'opinione. Credenu chì a patata cultivata è u so parassita P. infestans anu una patria cumuna - l'Ande Sudamericane. Hanu sustenutu u so puntu di vista da studii moleculari nantu à l'analisi di i polimorfismi di l'ADN di u genomu mitocondriale (mtDNA) è di i geni nucleari RAS è β-tubulina (Gomez-Alpizar et al., 2007). Anu mustratu chì e ceppe raccolte da diverse parti di u mondu discendenu da trè linee ancestrali divergenti chì (tutte e trè) si trovanu in l'Ande Sudamericane. L'applotipi andini sò discendenti di duie linee: isolati di a sterpa mtDNA più antica si trovanu nantu à Solanaceae di crescita salvatica da a sezione Anarrhicomenum in Ecuador, mentre chì l'isulati di a seconda linea sò cumuni nantu à patate, pumati è nighthaves. In Toluca, ancu l'applotipi rari discendenu da una sola sterpa, cù a variabilità genetica di e razze Toluca (bassa frequenza allelica di alcuni siti variabili) indica un forte effettu fundatore per via di a deriva recente.
Inoltre, una nova specie P. andina hè stata trovata in l'Ande, morfologicamente è geneticamente simile à P. infestans, chì, secondu l'autori, indica l'Ande cum'è un puntu caldu di speciazione in u genaru Phytophthora. Infine, in Auropa è in i Stati Uniti, e pupulazioni di P. infestans includenu tramindui sterpi andini, mentre chì in Toluca una sola.
Sta publicazione hà pruvucatu una risposta da un gruppu di ricercatori di diversi paesi, chì anu fattu assai travagli sperimentali per rivedere u studiu precedente (Goss et al, 2014). In questu travagliu, prima, sequenze di DNA microsatellite più informative sò state aduprate per studià i polimorfismi di DNA; in secondu, per l'analisi di clustering, percorsi di migrazione, tempu di divergenza di populazioni, ecc. sò stati utilizati mudelli più avanzati (statistiche F, apprussimazioni bayesiane, ecc.) è, in terzu, un paragone hè statu adupratu micca solu cù e spezie andine P. andina, in cui hè stata stabilita una natura ibrida (P. infestans x Phytophthora sp.) , ma ancu cù e spezie endemiche messicane P. mirabilis, P. Ipomoeae, è Phytophthora phaseoli - geneticamente vicine P. infestans appartenenti à u listessu clade (Kroon et al., 2012). In u risultatu di queste analisi, hè statu dimustratu senza ambiguità chì a parte radicale di l'arburu filogeneticu di tutte e spezie di u genaru Phytophthora pigliata in u studiu, eccettu per l'ibridu P. andina, appartene à e razze messicane, è u flussu di migrazione hà a direzzione Messicu - Ande, è micca viceversa, è u so principiu coincide cù l'Europa culunizazione di u Novu Mondu (300-600 anni fà). Cusì, l'emergenza di e spezie di P. infestans, specializata per a scunfitta di e patate, hè accaduta in u centru geneticu secundariu di a furmazione di serate tuberose, i.e. in America Centrale.
Genomu di P. INFESTANS
In u 2009, una squadra internaziunale di scentifichi hà sequenziatu u genomu cumpletu di P infestans (Haas et al, 2009), chì a dimensione era di 240 MB. Questu hè parechje volte più cà in e spezie strettamente cunnesse P. sojae (95 Mb), causendu a putrefazione radicale di a soia, è P. Ramorum (65 Mb), affettendu spezie d'arburi preziosi cum'è quercia, fagiu, è alcuni altri. I dati ottenuti mostranu chì u genomu cuntene un gran numeru di copie di sequenze ripetute - 74%. U genomu cuntene 17797 geni chì codificanu e proteine, a maiò parte di i quali sò geni implicati in i prucessi cellulari, cumprese a replicazione di l'ADN, a trascrizione è a traduzzione di e proteine.
U paragone di i genomi di u genaru Phytophthora hà rivelatu una urganizazione insolita di u genomu chì si compone di blocchi di sequenze di geni cunservati, in cui a densità di i geni hè relativamente alta, è u cuntenutu di e sequenze ripetute hè relativamente bassa, è e regioni individuali cù sequenze di geni micca cunservati, cù una densità genica bassa è un altu cuntenutu di regioni ripetenti. I blocchi cunservatori contanu 70% (12440) di tutti i geni codificanti di proteine di P. infestans. Dentru blocchi cunservatori, i geni sò di solitu stretti cù una distanza intergenica media di 604 bp. In e zone trà blocchi cunservatori, a distanza intergenica hè più grande (3700 bp) per via di un aumentu di a densità di elementi ripetitivi. I geni secretori effettori in rapida evoluzione si trovanu in regioni povere di geni.
L'analisi di sequenza di u genomu di P. Infestans hà mostratu chì circa un terzu di u genomu appartene à elementi trasponibili. U genomu di P. infestans cuntene significativamente più famiglie sfarenti di transposoni cà altri genomi cunnisciuti. A maiò parte di i transposoni di P. infestans appartenenu à a famiglia di i zingari.
Un grande numeru di famiglie geniche specifiche implicate in patogenesi sò state identificate in u genomu di P. infestans. Una parte significativa di elle codifica proteine effettive chì cambianu a fisiologia di a pianta ospitante è contribuiscenu à a so infezione. Appartenenu à duie larghe categurie: effettuatori apoplastichi, chì agiscenu in i spazii intercellulari (apoplasti), è effettuatori citoplasmichi, chì entrenu in e cellule per via di l'austoria. L'effettori apoplastichi includenu enzimi idrolitici secreti cum'è proteasi, lipasi è glicosilasi chì distrughjenu e cellule vegetali; inibitori di l'enzimi di difesa di e piante ospite; è tossine necrotizanti cum'è e proteine Nep1-like (NPLs) è e piccole proteine ricche in cisteina (SCR) simili à Pcf.
I geni effettori di P. infestans sò numerosi è di solitu più grandi di i geni non patogeni. I più famosi sò l'effettori citoplasmichi RXLR è Crinkler (CNR). L'effetti citoplasmichi tipichi di l'omiceti sò proteine RXLR. Tutti i geni effettori RXLR scuperti finu à avà cuntenenu u gruppu amino-terminale Arg-XLeu-Arg, induve X hè un aminoacidu. In u risultatu di u studiu, hè statu suggeritu chì ci sò 563 geni RXLR in u genoma di P. infestans, chì hè 60% in più cà in P. sojae è P. ramorum. Circa a metà di i geni RXLR in u genomu di P. infestans sò specie specifiche. L'effettori RXLR anu una larga varietà di sequenze. Frà elle, una grande famiglia è 150 piccule famiglie sò state identificate. A differenza di u prutomeu principale, i geni effettori RXLR sò generalmente situati in regioni povere di geni è ricche di ripetizione di u genomu. L'elementi mobili chì determinanu u dinamisimu di queste regioni facilitanu a ricombinazione in questi geni.
L'effettori CRN citoplasmichi sò stati originariamente identificati in trascrizzioni di P. infestans codificanti peptidi di necrosi di u tessutu vegetale. Dapoi a so scuperta, pocu si sà di a famiglia di sti effettuatori. L'analisi di u genomu di P. Infestans hà rivelatu una famiglia enorme di 196 geni CRN, chì hè significativamente più grande ch'è in P. sojae (100 CRN) è P. ramorum (19 CRN). Cum'è RXLR, i CRN sò proteine modulari è consistenu in un duminiu LFLAK N-terminale altamente cunservatu (50 aminoacidi) è un duminiu DWL adiacente chì cuntene geni diversi. A maiò parte di i CRN (60%) pussedenu un peptide di signale.
A pussibilità di vari CRN per disturbà i prucessi cellulari di a pianta ospitante hè stata studiata. Quandu analizava a necrosi vegetale, a rimozione di e proteine CRN2 hà permessu d'identificà a regione C-terminale custituita da 234 aminoacidi (pusizioni 173-407, duminiu DXG) è causendu a morte cellulare. L'analisi di geni CRN di P. infestans hà rivelatu quattru regioni C-terminali differenti, chì causanu ancu a morte cellulare in a pianta. Queste includenu i domini DC appena identificati (P. Infestans hà 18 geni è 49 pseudogenesi), è ancu i domini D2 (14 è 43) è DBF (2 è 1) chì sò simili à e proteine chinasi. Proteine di duminii CRN espressi in una pianta sò cunservate (in assenza di peptidi di signale) in una cellula vegetale è stimulanu a morte cellulare da un meccanismu intracellulare. Un'altra 255 sequenze chì cuntenenu duminii CRN probabilmente ùn funzionanu micca cum'è geni.
L'aumentu di u numeru è di a dimensione di e famiglie di geni effettori RXLR è CRN hè presumibilmente dovutu à una ricombinazione omologa non alelica è à una duplicazione genetica. Malgradu u fattu chì u genomu cuntene un gran numaru d'elementi mobili attivi, ùn ci hè ancu nisuna prova diretta di u trasferimentu di geni effettori.
Metodi aduprati in u studiu di a struttura di a populazione
U studiu di a struttura genetica di e pupulazioni hè attualmente basatu annantu à l'analisi di culture pure di e so razze custituenti. L'analisi di e pupulazioni senza isolà i culturi puri hè ancu realizatu per scopi specifici, cume, per esempiu, studendu l'agressività di una populazione o a presenza di ceppi resistenti à i fungicidi (Filippov et al., 2004; Derevyagina et al., 1999). Stu tipu di ricerca implica l'usu di metudi speciali, chì a descrizzione hè al di là di l'ambitu di sta rivista. Per l'analisi comparativa di e ceppi, una quantità di metudi sò aduprati sia in l'analisi di a struttura di DNA sia in u studiu di manifestazioni fenotipiche. L'analisi comparativa di e pupulazioni hà da trattà cun un gran numeru di isolati, chì impone certe esigenze à i metudi aduprati. Idealmente, devenu risponde à i seguenti requisiti (Cooke, Lees, 2004, Mueller, Wolfenbarger, 1999):
- esse economicu, faciule da mette in opera, ùn richiedenu micca costi di tempu significativi, sia basatu nantu à tecnulugie generalmente dispunibili (per esempiu, PCR);
- deve generà un numeru abbastanza grande di funzioni di marcatore codominante indipendenti;
- anu alta riproducibilità;
- aduprà a quantità minima di tissutu da esaminà;
- esse specificu per u sustratu (a contaminazione prisente in a cultura ùn deve micca influenzà i risultati);
- ùn richiedenu micca l'usu di procedure periculose è di chimichi altamente tossichi.
Sfurtunatamente, ùn ci sò micca metudi chì currispondenu à tutti i parametri sopra. Per un studiu comparativu di ceppi in u nostru tempu, i metudi sò aduprati basati annantu à l'analisi di tratti fenotipichi: virulenza à varietà di patate è di pomodori (razze di patate è di pomodori), tipu di accoppiamento, spettri di isoenzimi peptidasi è glucosiu-6-fosfat isomerasi, è nantu à l'analisi di a struttura di DNA: lunghezza polimorfisimu frammento di restrizione (RFLP), chì di solitu hè integratu cù una sonda di ibridazione RG 57, analisi di ripetizioni microsatellitari (SSR è InterSSR), amplificazione cù primer aleatorii (RAPD), amplificazione di frammenti di restrizione (AFLP), amplificazione cù primer omologhi à e sequenze di elementi mobili (per esempiu, Inter SINE PCR), determinazione di aplotipi di DNA mitocondriale.
Breve descrizzioni di metudi per studiu comparativu di ceppi aduprati in travagliu cù P. Infestans
Caratteristiche marcatori fenotipichi
E razze "patate"
E razze "patate" sò un marcatore cumunamente ricercatu è adupratu. E razze "Semplici patate" anu un genu per a virulenza di a patata, quelli "cumplessi" - almenu dui. Black et al. (1953), riassuntendu tutti i dati dispunibuli, anu trovu chì a razza phytophthora hè capace di infettà e piante cù u genu / geni di resistenza currispondenti à u genu / geni di virulenza di P. infestans, è anu trovu e razze 1, 2, 3 è 4 chì infettanu e piante cù i geni R1, R2, R3 è R4, rispettivamente, i.e. l'interazzione trà u parassita è l'ospite si face secondu u geniu per principiu genicu. In più, Black, cù a participazione di Gallegly è Malcolmson, hà scupertu i geni di resistenza R5, R6, R7, R8, R9, R10 è R11 è ancu e razze currispundenti (Black, 1954; Black & Gallegly, 1957; Malcolmson & Black, 1966; Malcolmson, 1970).
Ci hè un vastu corpu di dati nantu à a composizione razziale di u patogenu da e diverse regioni. Senza analisà questi dati in dettaglio, indiceremu solu una tendenza generale: induve e varietà cù novi geni di resistenza o e so cumbinazioni sò state aduprate, prima ci hè statu qualchì indebulimentu di a testa tarda, ma poi e razze cù i geni di virulenza currispundenti apparsu è sò stati selezziunati è i focolai di a testa tarda ripresu. A virulenza specifica contr'à i primi 4 geni di resistenza (R1-R4) hè stata raramente osservata in e cullezzione raccolte prima di l'introduzione in a cultura di varietà cù questi geni, ma u numeru di ceppi virulenti hè aumentatu bruscamente quandu u patogenu parasitatu nantu à varietà chì portanu questi geni. Genes 5-11, invece, eranu abbastanza cumuni in e cullezzione (Shaw, 1991).
Un studiu di u raportu di e diverse razze durante a stagione di crescita, realizatu à a fine di l'anni 1980, hà mostratu chì à u principiu di u sviluppu di a malattia, i cloni cun bassa aggressività è 1-2 geni di virulenza predominanu in a populazione.
In seguita, cù u sviluppu di a testa tarda, a cuncintrazione di i cloni originali diminuisce è u numeru di razze "cumplesse" cù alta aggressività aumenta. L'occurrence di l'ultimi à a fine di a stagione righjunghji u 100%. Quandu si conservanu i tuberi, ci hè una diminuzione di l'aggressività è una perdita di geni di virulenza individuale. A dinamica di rimpiazzamentu di cloni pò accade in diverse varietà in modi diversi (Rybakova & Dyakov, 1990). Tuttavia, i nostri studii in u 2000-2010 anu dimustratu chì e razze cumplesse si trovanu da u principiu di l'epifitotichi trà e razze isolate sia da patate sia da pumati. Questu hè probabilmente dovutu à cambiamenti in a populazione di P. Infestans in Russia.
In u 1988-1995, a frequenza di l'occurrence di "superrazii" cù tutti o quasi tutti i geni di virulenza in diverse regioni hà righjuntu 70-100%. Questa situazione hè stata nutata, per esempiu, in Bielorussia, in e regioni di Leningrad è di Mosca, in Ossezia di u Nordu è in Germania (Ivanyuk et al., 2002a, 2002b; Polityko, 1994; Schober-Butin et al., 1995).
E corse "Tomate"
In i cultivari di pumati, solu 2 geni di resistenza à a testa tarda sò stati trovati - Ph1 (Gallegly & Marvell, 1955) è Ph2 (Al-Kherb, 1988). Cum'è in u casu di e razze di patate, l'interazzione trà i pumati è P. infestans si faci nantu à una basa genetica. A razza T0 infecta varietà chì ùn anu micca geni di resistenza (a maiò parte di e varietà aduprate industrialmente), a razza T1 infecta varietà cù u genu Ph1 (Ottawa), è a razza T2 infecta varietà cù u genu Ph2.
In Russia, quasi solu T0 hè stata trovata nantu à e patate; T0 hà vintu nantu à i pumati à u principiu di a stagione, ma dopu hè statu rimpiazzatu da a corsa T1 (Dyakov et al., 1975, 1994). Dopu à u 2000, T1 nantu à e patate in parechje pupulazioni hà cuminciatu à accade à u principiu di l'epifitoti. In i Stati Uniti, i ceppi di patate eranu micca patogeni per u pumadoru, è ancu e razze T0, T1 è T2, mentre T1 è T2 predominavanu nantu à i pumati (Vartanian & Endo, 1985; Goodwin et al., 1995).
Tipu di accoppiamentu
Per cunduce u studiu, sò necessarie ceppe di tester (di riferenza) cun tippi di accoppiamento noti - A1 è A2 -. L'isulatu di prova hè inoculatu cun elli in coppie in piastre Petri cù mediu agar d'avena. Dopu l'incubazione per 10 ghjorni, i piatti sò esaminati per a presenza o assenza di oospore in u mezu in a zona di cuntattu di e ceppi. Ci sò 4 opzioni: a ceppa appartene à u tippu di accoppiamento A1, se forma oospore cù u tester A2, à A2, se forma oospore cù u tester A1, à A1A2, se forma oospore cù i dui testers, o hè sterile (00), se ùn forma micca oospore senza tester (l'ultimi dui gruppi sò rari).
Per determinà più rapidamente i tippi di accoppiamentu, sò stati fatti tentativi per identificà e regioni di u genomu assuciatu à u tippu di accoppiamento, cù u scopu di u so ulteriore usu per determinà u tippu di accoppiamento da PCR. Unu di i primi esperimenti riesciuti per identificà un tale situ hè statu cunduttu da ricercatori americani (Judelson et al., 1995). Utilizendu u metudu RAPD, anu sappiutu identificà a regione W16 assuciata à u tipu di accoppiamentu in a prole di dui isolati attraversati, è cuncepì una coppia di primer 24-bp per a so amplificazione (W16-1 (5'-AACACGCACAAGGCATATAAATGTA-3 ') è W16-2 (5') -GCGTAATGTAGCGTAACAGCTCTC-3 ') Dopu a restrizione di u pruduttu PCR cù l'enzima di restrizione HaeIII, era pussibule separà l'isolati cù i tipi di accoppiamento A1 è A2.
Un altru tentativu per uttene marcatori PCR per determinà i tippi di accoppiamenti hè statu fattu da ricercatori coreani (Kim, Lee, 2002). Anu identificatu prudutti specifici aduprendu u metudu AFLP. Di conseguenza, una coppia di primer PHYB-1 (avanti) (5'-GATCGGATTAGTCAGACGAG-3 ') è PHYB-2 (5'-GCGTCTGCAAGGCGCATTTT-3') sò stati sviluppati, permettendu l'amplificazione selettiva di a regione genomica assuciata à l'accoppiamento A2. In seguitu, anu continuatu stu travagliu è anu cuncipitu 5 'AAGCTATACTGGGACAGGGT-3' (INF-1, avanti) è 5'-GCGTTCTTTCGTATTACCAC-3 '(INF-2), permettendu l'amplificazione selettiva di a regione Mat-A1 caratteristica di e ceppi cù u tippu di accoppiamento A1. L'usu di diagnostichi PCR di tippi di accoppiamentu hà mostratu boni risultati in u studiu di e pupulazioni di P. infestans in Repubblica Ceca (Mazakova et al., 2006), Tunisia (Jmour, Hamada, 2006), è altre regioni. In u nostru laburatoriu (Mytsa, Elansky, ineditu), 34 ceppi di P. infestans isolati da organi di patata è di pomodoro malati in diverse regioni di Russia (Kostroma, Ryazan, Astrakhan, Oblasts di Mosca) sò stati analizzati. I risultati di l'analisi PCR aduprendu primer specifici più di 90% coincidenu cù i risultati di l'analisi di u tippu di accoppiamentu da u metudu tradiziunale nantu à un mezu nutriente.
Table 1. Variabilità di resistenza in u clone Sib 1 (Elansky et al., 2001)
Locu di raccolta di campioni | Numaru di isolati analizzati | Numaru di ceppi sensibili (S), debolmente resistenti (SR) è resistenti (R), pezzi (%) | ||
S | SR | R | ||
G. Vladivostok | 10 | 1 (10) | 4 (40) | 5 (50) |
G. Chita | 5 | 0 | 0 | 5 (100) |
Irkutsk | 9 | 9 (100) | 0 | 0 |
G. Krasnoyarsk | 13 | 12 (92) | 1 (8) | 0 |
Città di Ekaterinburg | 15 | 8 (53) | 1 (7) | 6 (40) |
O. Sakhalin | 66 | 0 | 0 | 66 (100) |
Regione Omsk | 18 | 0 | 0 | 18 (100) |
Resistenza à u metalaxil cum'è marcatore di populazione
À u principiu di l'anni ottanta, sò stati rilevati putenti focolai di testa tardi causati da ceppi di P. infestans resistenti à u metalaxil in diverse regioni. L'aziende di patate in parechji paesi anu subitu perdite significative (Dowley & O'Sullivan, 1980; Davidse et al., 1981; Derevyagina, 1983). Da tandu, in parechji paesi di u mondu, hè statu cundottu un surviglianza custante di l'occorrenza di ceppi resistenti à fenilamide in e pupulazioni di P. infestans. In più di una valutazione pratica di e prospettive per l'usu di droghe chì cuntenenu fenilamide, custruendu un sistema di misure protettive è predichendu epifitotie, a resistenza à queste droghe hè diventata una di e caratteristiche marcatori largamente usate per l'analisi comparativa di e populazioni di stu patogenu. Tuttavia, l'usu di a resistenza à u metalaxyl in studii comparativi di pupulazione deve esse realizatu tenendu contu di u fattu chì: 1991 - a basa genetica di a resistenza ùn hè ancu stata precisamente determinata, 1 - a resistenza à u metalaxyl hè una caratteristica selettivamente dipendente chì pò varià secondu l'usu di fenilamidi, 2 - differente u gradu di sensibilità à e ceppi di metalaxyl in una linea clonale (tabella. 3).
Spectra di isozimi
I marcatori isozimi sò generalmente indipendenti da e cundizioni esterne, mostranu una eredità mendeliana è sò codominanti, permettendu di distingue trà omo- è eterozigoti. L'usu di e proteine cum'è marcatori di geni permette di identificà sia grandi riorganizazioni di u materiale geneticu, cumprese mutazioni cromusomiche è genomiche, sia sostituzioni di aminoacidi singuli.
Studii elettroforetichi di e proteine anu dimustratu chì a maiò parte di l'enzimi esistenu in l'urganismi in forma di parechje frazzioni diffirenti in a mobilità elettroforetica. Queste frazzioni sò u risultatu di codificà forme multiple di enzimi da lochi diversi (isozimi o isozimi) o da diversi alleli di u listessu locu (allozimi o alloenzimi). Questu hè, l'isozimi sò diverse forme di un enzima. Diverse forme anu a stessa attività catalitica, ma differenu leggermente in singule sostituzioni di aminoacidi in u peptide è in carica. Tali differenze sò rivelate durante l'elettroforesi.
Quandu studianu e ceppi di P. infestans, i spettri di isoenzimi di duie proteine, peptidasi è glucosiu-6-fosfat isomerasi, sò aduprati (questu enzima hè monomorfu in populazioni russe; dunque, i metudi di u so studiu ùn sò micca presentati in stu travagliu). Per separalli in isozimi in un campu elettricu, e preparazioni proteiche isolate da l'organismi studiati sò applicate à una piastra di gel piazzata in un campu elettricu. U ritmu di diffusione di e proteine individuali in u gel dipende da a carica è u pesu moleculare; dunque, in un campu elettricu, u mischju di proteine hè separatu in frazzioni individuali, chì ponu esse visualizati cù tinture speciali.
U studiu di l'isoenzimi peptidasi hè realizatu annantu à l'acetatu di cellulosa, l'amido o i gel di poliacrilamide. U più cunveniente hè u metudu basatu annantu à l'usu di gel di acetatu di cellulosa fabbricatu da Helena Laboratories Inc. Ùn hà micca bisognu di grande quantità di materiali di prova, permette di ottene bande cuntrastanti nantu à u gelu dopu l'elettroforesi per i dui lochi enzimatici, a so implementazione ùn richiede micca grandi costi di tempu è di materiale (Fig. 2).
Un pezzu di miceliu hè trasferitu in un microtube 1,5 ml, 1-2 gocce d'acqua distillata sò aghjunte à questu. Dopu questu, u campione hè omogeneizatu (per esempiu, cù un trapanu elettricu cù un attaccu di plastica adattatu per un microtubo) è sedimentatu per 25 secondi nantu à una centrifuga à 13000 giri / min. 8 μl da ogni microtubo. u supernatante hè trasferitu à a piastra applicatrice.
U gel di acetatu di cellulosa hè cacciatu da u contenitore tampone, maculatu trà dui fogli di carta filtrante è piazzatu cù u stratu di travagliu nantu à a basa di plastica di l'applicatore. A soluzione da u piattu hè trasferita da l'applicatore nantu à u gel 2-4 volte. U gel hè trasferitu in una camera di elettroforesi,
Tabella 2. A cumpusizione di a soluzione aduprata per a tinta di gel di acetatu di cellulosa in l'analisi di isoenzimi peptidasi, una goccia di vernice (blu di bromofenolo) hè posta nantu à u bordu di u gel.
TRIS HCl, 0,05 M, Ph 8,0 2 ml
Peroxidase, 1000 U / ml 5 gocce
o-dianisidina, 4 mg / ml 8 gocce
MgCl2, 20 mg / ml 2 gocce
Gly-Leu, 15 mg / ml 10 gocce
L-aminoacidu ossidasi, 20 u / ml 2 gocce
L'elettroforesi si face per 20 minuti. à 200 V. Dopu l'elettroforesi, u gel hè trasferitu à una tavula di pittura è macchiatu cù una soluzione speciale di pittura (Tabella 2). 10 ml di agar DIFCO 1,6% hè preliminaramente fusu in un fornu à microonde, raffreddatu à 60 ° C, dopu chì 2 ml di agar hè mischiatu cù un mischiu di vernice è versatu nantu à un gel. E strisce cumpariscenu in 15-20 minuti. U reagent L-amino-acid oxidase hè aghjuntu immediatamente prima di mischjà a soluzione cù agar fuso.
In e pupulazioni russe, u locus Pep 1 hè riprisentatu da i genotipi 100/100 è 92/100. L'omozigotu 92/92 hè estremamente raru (circa 0,1%). Locus Rehr 2 hè riprisentatu da trè genotipi 100/100, 100/112 è 112/112, è tutte e 3 varianti sò abbastanza cumuni (Elanky è Smirnov, 2003, Fig. 2).
Ricerca di u genomu
Polimorfisimu di a lunghezza di u frammentu di restrizione cù l'ibridazione successiva (RFLP-RG 57)
U DNA tutale hè trattatu cù l'enzima di restrizione Eco R1, i frammenti di DNA sò separati da elettroforesi in gel d'agarose. U DNA nucleare hè assai grande è hà parechje sequenze ripetitive, ciò chì rende difficiule d'analizà direttamente i numerosi frammenti ottenuti da l'azione di enzimi di restrizione. Dunque, i frammenti di DNA separati in u gelu sò trasferiti in una membrana speciale è aduprati per l'ibridazione cù a sonda RG 57, chì include nucleotidi etichettati cù etichette radioattive o fluorescenti. Sta sonda s'ibridisce cù sequenze genomiche ripetitive (Goodwin et al., 1992; Forbes et al., 1998). Dopu a visualizazione di i risultati di l'ibridazione nantu à un materiale luce o radioattivu, si ottiene un prufilu d'ibridazione multi-locus (impronte digitali), rappresentatu da 25-29 frammenti (Forbes et al., 1998). I discendenti asessuali (clonali) averanu i listessi prufili. Da l'urganizazione di e bande nantu à l'elettroforetogramma, si pò ghjudicà e similitudini è e differenze di l'organismi paragunati.
Aplotipi di DNA mitocondriale
In a maiò parte di e cellule eucariote, mtDNA hè presentatu in forma di una molecula di DNA circolare à doppiu filu, chì, à u cuntrariu di i cromusomi nucleari di e cellule eucariotiche, replica semi-cunservativamente è ùn hè micca associata à molecule di proteine.
U genomu mitocondriale di P. infestans hè statu sequenziatu, è parechji travagli sò stati cunsacrati à l'analisi di e lunghezze di i frammenti di restrizione (Carter et al, 1990; Goodwin, 1991; Gavino, Fry, 2002). Dopu chì Griffith è Shaw (1998) anu sviluppatu un metudu simplice è veloce per determinà l'applotipi di mtDNA, questu marcatore hè diventatu unu di i più populari in studii P. Infestans. F2-R2 (Table 4) è a so restrizione successiva cun enzimi di restrizione MspI (4st fragment) è EcoR3 (1nd fragment). U metudu permette di identificà 1 aplotipi: Ia, IIa, Ib, IIb. U Tipu II differisce da u Tipu I da a presenza di un insertu 2 bp in dimensione è da una situazione diversa di siti di restrizione in e regioni P4 è P1881 (Fig. 2).
Dapoi u 1996, trà e ceppi raccolte nantu à u territoriu di a Russia, sò stati nutati solu l'applotipi Ia è IIa (Elansky et al., 2001, 2015). Puderanu esse identificati dopu a separazione di i prudutti di restrizzione cun primer F2-R2 in un campu elettricu (Fig. 4, 5). Tipi di mtDNA sò aduprati in analisi comparativa di ceppi è populazioni. In una quantità di studii, i tippi di DNA mitocondriale sò stati aduprati per isolà e linee clonali è passaportà l'isolati di P. infestans (Botez et al., 2007; Shein et al., 2009). Utilizendu u metudu PCR-RFLP, hè statu cunclusu chì mtDNA hè eterogeneu in a stessa ceppa di P. infestans (Elansky è Milyutina, 2007). Cundizioni d'amplificazione: 1x (500 sec. 94 ° C), 40x (30 sec. 90 ° C, 30 sec. 52 ° C, 90 sec. 72 ° C); 1x (5 min. 72 ° C). Mischia di reazione: (20 μl): 0,2 U Taq DNA polimerasi, 1x 2,5 mM buffer MgCl2-Taq, 0,2 mM ciascuno dNTP, 30 pM primer e 5 ng di DNA analizzato, acqua deionizzata - fino a 20 μl.
A restrizione di u pruduttu PCR hè effettuata per 4-6 ore à una temperatura di 37 ° C. Miscela di restrizione (20 μl): 10x MspI (2 μl), 10x buffer di restrizione (2 μl), acqua deionizzata (6 μl), prodotto PCR (10 μl).
Tabella 3. Primers aduprati per l'amplificazione di e regioni polimorfe di mtDNA
Locu | Primu | Lunghezza di primu è piazzamentu | Lunghezza produttu PCR | Restrictase |
---|---|---|---|---|
P2 | F2: 5'- TTCCCTTTGTCCTCTACCGAT | 21; 13619-13639 | 1070 | MspI |
R2: 5'- TTACGGCGGTTTAGCACATACA | 22; 14688-14667 | |||
P4 | F4: 5'- TGGTCATCCAGAGGTTTATGTT | 22; 9329-9350 | 964 | EcoRI |
R4 : 5 - CCGATACCGATACCAGCACCAA | 22; 10292-10271 |
Amplificazione di primariu casuale (RAPD)
Quandu si svolge RAPD, un primer hè adupratu (à volte parechji primer simultaneamente) cun una sequenza di nucleotidi arbitrarie, di solitu 10 nucleotidi di lunghezza, cun un elevatu cuntenutu (da 50%) di nucleotidi GC è una bassa temperatura di ricottura (circa 35 ° C). Tali primers "sbarcanu" in numerosi siti cumplementari in u genomu. Dopu l'amplificazione, un grande numeru di ampliconi sò ottenuti. U so numeru dipende da u (i) primer (i) aduprati è e cundizioni di reazione (concentrazione di MgCl2 è temperatura di ricottura).
A visualizazione di l'ampliconi hè fatta da distillazione in poliacrilamide o gel d'agarose. Quandu si svolge analisi RAPD, hè necessariu monitorà attentamente a purezza di u materiale analizatu, perchè a contaminazione cù altri ogetti viventi pò causà un aumentu significativu di u numeru di artefatti, chì sò abbastanza numerosi in l'analisi di materiale puru (Perez et al, 1998). L'usu di stu metudu in u studiu di u genomu di P. infestans hè riflessu in parechje opere (Judelson, Roberts, 1999; Ghimire et al., 2002; Carlisle et al., 2001). A selezzione di e cundizioni di reazzione è di i primers (51 10-nucleotide primers sò stati studiati) sò date in l'articulu da Abu-El Samen et al., (2003).
Analisi Ripetizione Microsatellita (SSR)
Ripetizioni Microsatelliti (ripetizioni di sequenze semplici, SSR) sò sequenze brevi ripetute in tandem di 1-3 (à volte finu à 6) nucleotidi prisenti in i genomi nucleari di tutti eucarioti. U numaru di ripetizioni successive pò varià da 10 à 100. I lochi microsatellitarii accadenu cù una frequenza abbastanza alta è sò più o menu distribuiti in tuttu u genomu (Lagercrantz et al., 1993). U polimorfisimu di e sequenze di microsatelliti hè assuciatu cù differenze in u numeru di ripetizioni di u mutivu di basa. I marcatori microsatelliti sò codominanti, ciò chì permette di aduprà per analisi di a struttura di a populazione, determinazione di parentela, rotte di migrazione di genotipi, ecc. Frà altri vantaghji di questi marcatori, unu deve nutà u so altu polimorfisimu, bona ripruducibilità, neutralità è a capacità di fà analisi è valutazione automatiche. L'analisi di u polimorfisimu di e ripetizioni di microsatelliti hè realizatu da l'amplificazione PCR cù primer complementarii à sequenze uniche chì fiancheghjanu lochi di microsatelliti. Inizialmente, l'analisi hè stata effettuata cù a separazione di i prudutti di reazione nantu à un gel di poliacrilamide. Più tardi, impiegati di Applied Biosystems anu prupostu di aduprà primer fluorescenti etichettati cù a rilevazione di prudutti di reazione aduprendu un rilevatore laser automaticu (Diehl et al., 1990), è dopu sequenziatori automatici di DNA standard (Ziegle et al., 1992). L'etichettatura di primer cù vari coloranti fluorescenti permette di analizà parechji marcatori in una volta nantu à una corsia è, di conseguenza, aumentanu significativamente a produttività di u metudu è aumentanu a precisione di l'analisi.
E prime publicazioni dedicate à l'usu di l'analisi SSR per u studiu di P. infestans apparsu à l'iniziu di l'anni 2000. (Knapova, Gisi, 2002). Micca tutti i marcatori pruposti da l'autori anu mostratu un gradu sufficiente di polimorfisimu, tuttavia, dui d'elli (4B è G11) sò stati inclusi in u settore di 12 marcatori SSR pruposti da Lees et al. (2006) è successivamente adottati da a rete di ricerca Eucablight (www.eucablight .org) cum'è standard per P. infestans. Qualchi anni dopu, un studiu hè statu publicatu nantu à a creazione di un sistema per l'analisi multiplex di l'ADN di P. infestans basatu annantu à ottu marcatori SSR (Li et al., 2010). Infine, dopu avè valutatu tutti i marcatori pruposti in precedenza è selezziunatu i più informativi di elli, oltre à ottimizà i primer, etichette fluorescenti, è e cundizioni di amplificazione, u listessu gruppu di autori hà presentatu un sistema per l'analisi multiplex in un passu, cumprese 12 marcatori (Table 4; Li et al. , 2013a). I primer aduprati in questu sistema sò stati selezziunati è etichettati cù unu di i quattru marcatori fluorescenti (FAM, VIC, NED, PET) in modu chì e gamme di e dimensioni allele di primer cù e listesse etichette ùn si sovrappuninu.
L'autori anu realizatu l'analisi nantu à un amplificatore PTC200 (MJ Research, USA) aduprendu kit QIAGEN multiplex PCR o kit PCIA QIAGEN Typeit Microsatellite. U vulume di u mischju di reazione era 12.5 μL. E condizioni d'amplificazione sò state le seguenti: per QIAGEN multiplex PCR: 95 ° C (15 min), 30x (95 ° C (20 sec), 58 ° C (90 sec), 72 ° C (60 sec), 72 ° C (20 min); per QIAGEN Type-it Microsatellite PCR: 95 ° C (5 min), 28x (95 ° C (30 sec), 58 ° C (90 sec), 72 ° C (20 sec), 60 ° C (30 min).
A separazione è a visualizazione di i prudutti PCR hè stata effettuata aduprendu un analizzatore automaticu di DNA capillare ABI3730 (Applied Biosystems).
Tabella 4. Caratteristiche di 12 marcatori SSR standard aduprati per genotipà P. Infestans (Li et al., 2013a)
Titulu | Numaru di alleli | Range di dimensione alleli (bp) | Primori |
PiG11 | 13 | 130-180 | F: NED-TGCTATTTATCAAGCGTGGG R: GTTTTCAATCTGCAGCCGTAAGA |
pi02 | 4 | 255-275 | F: NED-ACTTGCAGAACTACCGCCC R: GTTTGACCACTTTCCTCCGGTTC |
PinfSSR11 | 4 | 325-360 | F: NED-TTAAGCCACGACATGAGCTG R: GTTTAGACAATTGTTTTGTGGTCGC |
D13 | 16 | 100-185 | FAM-TGCCCCCTGCTCACTC R: GCTCGAATTCATTTTCAGACTTG |
PinfSSR8 | 4 | 250-275 | FAM-AATCTGATCGCAACTGAGGG R: GTTTACAAGATACACACGTCGCTCC |
PinfSSR4 | 7 | 280-305 | FAM-TCTTGTTCGAGTATGGGCGACG R: GTTTCACTTCGGGAGAAAGGCTTC |
pi04 | 4 | 160-175 | F: VIC-AGCGGCTTTACCGATGG R: GTTTCAGCGGCTGTTTCGAC |
pi70 | 3 | 185-205 | F: VIC-ATGAAAATACGTCAATGCTCG R: CGTTGGATATTTCTATTTCTCTG |
PinfSSR6 | 3 | 230-250 | F: GTTTTGGTGGGGCTGAAGTTTT R: VIC-TCGCCACAAGATTTATTCCG |
pi63 | 3 | 265-280 | F: VIC-ATGACGAAGATGAAAGTGAGG R: CGTATTTTCCTGTTTATCTAACACC |
PinfSSR2 | 3 | 165-180 | F: PET-CGACTTCTACATCAACCGGC R: GTTGCTTGGACTGCGTCTTTAGC |
Pi4B | 5 | 200-295 | F: PET-AAAATAAAGCCTTTGGTTCA R: GCAAGGCGAGGTTTGTAGATT |
Un esempiu di visualizazione di i risultati di l'analisi hè mostratu in Fig. 6. I risultati sò stati analizati aduprendu u software GeneMapper 3.7 paragunendu i dati ottenuti cù i dati di l'isolati cunnisciuti. Per facilità l'interpretazione di i risultati di l'analisi, hè necessariu includere 1-2 isolati di riferenza cù un genotipu cunnisciutu in ogni studiu.
U metudu di ricerca prupostu hè statu testatu annantu à un numeru significativu di campioni di campu, dopu à quale l'autori anu realizatu a standardizazione di protocolli trà i laboratorii di duie organizzazioni, l'Istitutu James Hutton (UK) è l'Università di Wageningen & Research (Paesi Bassi), chì, cù a pussibilità di aduprà carte FTA standard per simplificà a raccolta è a spedizione di campioni di DNA di P. infestans, hà permessu di parlà di a pussibilità di un usu cummerciale di stu sviluppu. Inoltre, un metudu veloce è precisu di genotipazione di P. infestans isolates cù analisi SSR multiplex hà permessu di realizà studii standardizati di e pupulazioni di stu patogenu à scala globale, è a creazione di una basa di dati mundiale nantu à a testa tarda in u quadru di u prugettu Eucablight (www.eucablight.org), cumprese , cumprese i risultati di l'analisi microsatellitale, anu permessu di seguità l'emergenza è a diffusione di novi genotipi in u mondu.
Polimorfisimu di a lunghezza di u fragmentu di restrizione amplificatu (AFLP). AFLP (polimorfisimu di lunghezza di frammenti amplificatu) hè una tecnulugia per generà marcatori moleculari aleatorii cù primer specifici. In AFLP, l'ADN hè trattatu cù una cumminazione di dui enzimi di restrizione. Adattatori specifici sò ligati à l'estremità appiccicosa di i frammenti di restrizione.
Questi frammenti sò poi amplificati aduprendu primer complementari à a sequenza di l'adattatore è à u situ di restrizione è portanu in più una o più basi aleatorie à e so estremità 3 '. L'insieme di frammenti ottenuti dipende da enzimi di restrizione è nucleotidi scelti à casu à l'estremità 3'di i primer (Vos et al., 1995). AFLP - u genotipu hè adupratu per studià rapidamente a variazione genetica di vari organismi.
Una descrizzione dettagliata di u metudu hè data in i travagli di Mueller, Wolfenbarger, 1999, Savelkoul et al., 1999. Molti travaglii paragunendu a risoluzione di i metudi AFLP è SSR sò stati fatti da ricercatori cinesi. E caratteristiche fenotipiche è genotipiche di 48 isolati di P. infestans raccolti in cinque regioni di u Nordu di a Cina sò state studiate. Basatu nantu à spettri AFLP, ottu genotipi di DNA diversi sò stati identificati, à u cuntrariu di i genotipi SSR, per i quali ùn hè stata rivelata diversità (Guo et al., 2008).
Amplificazione cù primer omologhi à e sequenze di elementi mobili
I marcatori derivati da sequenze di retrotransposoni sò assai cunvenienti per a cartografia genetica, u studiu di a diversità genetica è i prucessi evolutivi (Schulman, 2006). Se i primer sò fatti per cumplementà e sequenze stabili di certi elementi mobili, hè pussibule amplificà e regioni di u genomu situate trà di elli. In studii di l'agente causativu di a testa tarda, u metudu per amplificà e regioni di u genomu aduprendu un primu complementariu à a sequenza core di a retroazone SINE (Elementi Nucleari Interversati Corti) hè statu adupratu cù successu (Lavrova è Elansky, 2003). Aduprendu stu metudu, e differenze sò state rivelate ancu in i discendenti asessuati di un isolatu. In questu sensu, hè statu cunclusu chì u metudu inter-SINE-PCR hè altamente specificu è u tassu di muvimentu di l'elementi SINE in u genomu di Phytophthora hè altu.
In u genomu di P. infestans, 12 famiglie di retrotransposoni corti (SINE) sò stati identificati; a distribuzione di e spezie di i retrotransposoni corti hè stata investigata, elementi (SINE) sò stati identificati chì si trovanu in u genomu di solu P. infestans (Lavrova, 2004).
Caratteristiche di l'applicazione di metudi di studiu comparativu di ceppi in studii di populazione
Quandu si pianifica un studiu, unu deve capisce chiaramente i scopi chì persegue è aduprà i metudi adatti. Cusì, alcuni metudi permettenu di generà un gran numeru di segni di marcatori indipendenti, ma in listessu tempu anu una bassa riproducibilità è dipendenu assai da i reagenti aduprati, da e cundizioni di reazione, è da a contaminazione di u materiale di prova. Dunque, in ogni studiu di un gruppu di ceppi, hè necessariu aduprà parechji isolati standard (di riferenza), ma ancu in stu casu, i risultati di parechji esperimenti sò assai difficiuli à cunghjunghje.
Stu gruppu di metudi include RAPD, AFLP, InterSSR, InterSINE PCR. Dopu l'amplificazione, un grande numeru di frammenti di DNA di dimensioni diverse sò ottenute. Hè cunsigliatu di aduprà tali tecniche s'ellu hè necessariu stabilisce differenze trà e razze strettamente cunnesse (genitori-discendenti, mutanti di tipu salvaticu, ecc.), O in i casi induve hè necessaria una analisi dettagliata di un picculu campione. Cusì, u metudu AFLP hè largamente adupratu in a cartografia genetica di P. infestans (van der Lee et al., 1997) è in studii intrapopulazione (Knapova, Gisi, 2002, Cooke et al, 2003, Flier et al, 2003). Tali metudi ùn sò micca adatti à aduprà quandu crea basi di dati di ceppi, perchè hè praticamente impossibile unificà a contabilità di i risultati quandu si svolgenu analisi in diversi laboratori.
Malgradu a simplicità apparente è a rapidità di esecuzione (isolamentu di l'ADN senza una bona purificazione, amplificazione, visualizazione di i risultati), stu gruppu di metudi richiede l'usu di un metudu speciale per documentà i risultati: distillazione in gel di poliacrilamide cun primer etichettati (radioattivi o luminescenti) è illuminazione successiva di luce o materiale radioattivu. L'imaging convenzionale in gel di agarosiu di bromuro d'etidiu ùn hè generalmente adattatu per questi metudi perchè un grande numeru di frammenti di DNA di dimensioni diverse ponu fusionassi.
Altri metudi, à u cuntrariu, permettenu di generà un picculu numeru di funzioni cù una riproducibilità assai alta. Stu gruppu include u studiu di l'applotipi di DNA mitocondriale (solu dui haplotipi Ia è IIa sò nutati in Russia), tippi di accoppiamento (a maggior parte di l'isolati sò suddivisi in 2 tippi: A1 è A2, SF autofertile raramente si trova) è spettri di isozima peptidasi (dui loci Pep1 è Pep2 , cumpostu da duie isozime ciascuna) è glucosiu-6-fosfat isomerasa (in Russia ùn ci hè variabilità per sta caratteristica, ancu se un polimorfisimu significativu hè nutatu in altri paesi di u mondu). Hè cunsigliatu di aduprà queste caratteristiche quandu analizzanu e cullezzione, compilendu basi di dati regiunali è glubali. In u casu di l'analisi di isozimi è di aplotipi di DNA mitocondriale, hè pussibule di fà senza ceppi standard, mentre chì in l'analisi di i tipi di accoppiamentu, sò necessarii dui isolati di prova cun tippi di accoppiamento noti.
E condizioni di reazione è i reagenti ponu influenzà solu u cuntrastu di u pruduttu nantu à l'elettroforetogramma; a manifestazione di artefatti in questi tippi di studii hè improbabile.
Oghje ghjornu, a maiò parte di e pupulazioni in a parte europea di a Russia sò riprisentate da ceppi di i dui tippi di accoppiamenti (Tabella 6), frà elle ci sò isolati cù tippi Ia è IIa di DNA mitocondriale (altri tipi di mtDNA truvati in u mondu ùn sò micca stati trovati in Russia dopu à u 1993). I spettri di l'isozimi peptidasi sò riprisentati da dui genotipi in u locus Pep1 (100/100, 92/92 è eterozigotu 92/100, è u genotipu 92/92 hè estremamente raru (<0,3%)) è da dui genotipi in u locus Pep 2 (100/100 , 112/112 è eterozigotu 100/112, cù u genotipu 112/112 chì si faci menu spessu chè 100/100, ma ancu abbastanza spessu).
Ùn ci hè stata variabilità in u spettru di isozimi di glucosiu-6-fosfat isomerasa dopu à u 1993 (sparizione di a linea clonale US-1); tutti l'isulati studiati avianu u genotipu 100/100 (Elansky è Smirnov, 2002).
U terzu gruppu di metudi permette di ottene un gruppu sufficiente di caratteristiche di marcatori indipendenti cun alta riproducibilità. Oghje, stu gruppu include a sonda RFLP-RG57, chì produce 25-29 frammenti di DNA di dimensioni diverse. RFLP-RG57 pò esse adupratu sia per analisi di campioni sia per a compilazione di basi di dati. Tuttavia, stu metudu hè assai più caru ch'è i precedenti, richiede assai tempu è richiede una quantità abbastanza grande di DNA altamente purificatu. Dunque, u circadore hè ubligatu à limità u vulume di u materiale testatu.
U sviluppu di RFLP-RG57 à l'iniziu di l'anni 90 di u seculu scorsu hà intensificatu significativamente i studii di pupulazione di l'agente causativu di a testa tarda. Hè diventatu a basa di u metudu basatu nantu à a selezzione è l'analisi di e "Linee Clonali" (vede sottu). Insemi cù RFLP-RG57, u tippu di accoppiamentu, l'impronta digitale di u DNA (metudu RFLP-RG57), spettri di peptidasi è isoenzimi glucosiu-6-fosfat isomerasi, è tippu di DNA mitocondriale sò usati per identificà e linee clonali. Grazia à ellu, hè statu dimustratu al., 1994), u rimpiazzamentu di e vechje pupulazioni cù quelli novi (Drenth et al, 1993, Sujkowski et al, 1994, Goodwin et al, 1995a), hà rivelatu e linee clonali chì prevalenu in parechji paesi di u mondu. Studii di e razze russe aduprendu stu metudu anu mostratu un altu polimorfisimu genotipicu di e razze di a parte europea è monomorfisimu di e pupulazioni di e parti asiatiche è di u Far Eastern di a Russia (Elansky et al, 2001). È avà stu metudu ferma u principale in studii di pupulazione di P. infestans. Tuttavia, a so larga distribuzione hè ostaculata da u so costu piuttostu altu è da a so intensità di travagliu in l'esecuzione.
Una altra tecnica prometitiva chì hè raramente aduprata in studii P. infestans hè l'analisi di ripetizione microsatellita (SSR). Attualmente, stu metudu hè largamente adupratu per isolà e linee clonali. Per l'analisi di e razze, tali tratti fenotipici di marcatori cum'è a presenza di geni di virulenza à e varietà di patate (Avdey, 1995, Ivanyuk et al., 2002, Ulanova et al., 2003) è u pumadoru sò stati largamente aduprati (è continuanu à esse aduprati). Oramai, i geni per a virulenza à e varietà di patate anu persu u so valore cum'è caratteri marcatori per studii di pupulazione per via di l'apparizione di u numeru massimu (o vicinu à ellu) di geni di virulenza in a grande maggioranza di l'isolati. À u listessu tempu, u genu di virulenza T1 per i cultivari di pumate chì portanu u gene currispundente Ph1 hè sempre adupratu cù successu cum'è caratteru marcatore (Lavrova et al., 2003; Ulanova et al., 2003).
In parechji studii, a resistenza fungicida hè aduprata cum'è marcatore. Questa caratteristica ùn hè micca desiderabile da aduprà in studii di pupulazione per via di l'apparizione piuttostu faciule di mutazioni di resistenza in e linee clonali dopu l'applicazione di metalaxyl- (o mefenoxam-) chì cuntenenu fungicidi in u campu. Per esempiu, differenze significative in u livellu di resistenza sò state mostrate in a linea clonale Sib1 (Elansky et al., 2001).
Cusì, u tippu di accoppiamento, u spettru di isoenzima peptidasa, u tippu di DNA mitocondriale, RFLP-RG57, SSR sò e caratteristiche preferite di marcatori per a creazione di banche di dati è di etichettatura di ceppi in e cullezzione. Per paragunà campioni limitati, se hè necessariu applicà u numeru massimu di caratteristiche di marcatori, pudete aduprà AFLP, RAPD, InterSSR, Inter-SINE PCR (Tabella 5). Tuttavia, deve esse ricordatu chì sti metudi sò pocu riproducibili, è in ogni esperimentu individuale (ciclu di elettroforesi di amplificazione) hè necessariu aduprà parechji isolati di riferimentu.
Tabella 5. Comparazione di diversi metudi di ricerca di ceppi P. infestans
Criteriu | TS | Flicchi Isofer | MtDNA | RFLP-RG57 | RAPD | ISSR | SSR | AFLP | Rev. |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Quantità di informazioni | Н | Н | Н | С | В | В | С | В | В |
Ripruducibilità | В | В | В | В | Н | Н | С | С | С |
Possibilità di artefatti | Н | Н | Н | Н | В | С | Н | С | В |
costu di | Н | С | Н | В | Н | Н | Н | С | Н |
Intensità di travagliu | Н | Н | Н | В | NS * | NS * | Н | С | NS * |
Velocità d'analisi ** | В | Н | Н | С | Н | Н | Н | Н | Н |
Nota: H - bassa, C - media, B - alta; НС * - l'intensità di u travagliu hè bassa quandu si usa gel d'agarose o automaticu
genotipatore, mediu - per distillazione in gel di poliacrilamide cun primer etichettati,
** - senza cuntà u tempu passatu per cresce u miceliu per l'isulamentu di l'ADN.
Struttura di a pupulazione
Linee clonali
In mancanza di ricombinazione o di u so cuntributu insignificante à a struttura di a pupulazione, a pupulazione si compone di un certu numeru di cloni, i scambii genetichi trà i quali sò estremamente rari.
In tali pupulazioni, hè più informativu per studià micca e frequenze di geni individuali, ma e frequenze di genotipi chì anu una origine cumuna (linee clonali o sterpi clonali) è differenu solu in mutazioni puntuali. Studii di pupulazione di u patogenu di a testa tarda è l'analisi di e linee clonali anu acceleratu significativamente da l'avventu di u metudu RFLP-RG57 à u principiu di l'anni 90 di u seculu scorsu. Insemi cù RFLP-RG57, u tippu di accoppiamento, spettri di peptidasi è isoenzimi di glucosiu-6-fosfat isomerasi, è u tippu di DNA mitocondriale sò usati per identificà e linee clonali. E caratteristiche di e linee clonali più cumuni sò mostrate in a Tabella 6.
U Clone US-1 hà duminatu e pupulazioni in ogni locu finu à a fine di l'anni 80, dopu à u quale hà cuminciatu à esse rimpiazzatu da altri cloni è hè sparitu da l'Europa è l'America di u Nordu. Si trova avà in u Far East (Filippine, Taiwan, Cina, Giappone, Corea, Koh et al., 1994, Mosa et al, 1993), in Africa (Uganda, Kenya, Ruanda, Goodwin et al, 1994, Vega-Sanchez et. al., 2000; Ochwo et al., 2002) è in Sud America (Ecuador, Brasile, Perù, Forbes et al., 1997; Goodwin et al., 1994). Nisuna ceppa chì appartene à a linea US-1 ùn hè stata identificata solu in Australia. Apparentemente, l'isulati di P. infestans sò ghjunti in Australia cù un'altra onda di migrazione (Goodwin, 1997).
U Clone US-6 hà migratu da u nordu di u Messicu à a California à a fine di l'anni 70 è hà causatu una epidemia quì in patate è pumate dopu 32 anni senza malatie. A causa di a so alta aggressività, hà spiazzatu u clone US-1 è hà cuminciatu à duminà nantu à a costa occidentale di i Stati Uniti (Goodwin et al., 1995a).
I genotipi US-7 è US-8 sò stati scuperti in i Stati Uniti in u 1992, è digià in u 1994 sò stati largamente distribuiti in i Stati Uniti è in Canada. Durante una stagione di campu, u clone US-8 hè capace di spustà guasgi cumpletamente u clone US-1 in parcelle di patate inizialmente infettate cù i dui cloni à una concentrazione uguale (Miller è Johnson, 2000).
I cloni BC-1 à BC-4 sò stati identificati in Columbia Britannica in un picculu numeru di isolati da Goodwin et al., 1995b). U Clone US-11 si hè diffusu largamente in i Stati Uniti è hà rimpiazzatu US-1 in Taiwan. I cloni JP-1 è EC-1, cù u clone US-1, sò cumuni in Giappone è Ecuador, rispettivamente (Koh et al., 1994; Forbes et al., 1997).
SIB-1 hè un clone chì hà vintu in Russia nantu à un vastu territoriu da a regione Mosca à Sakhalin. In a regione Mosca, hè stata scuperta in u 1993, è alcune pupulazioni di campu eranu principalmente di ceppi di sta linea clonale, assai resistenti à u metalaxyl. Dopu à u 1993, a prevalenza di stu clone hè diminuita significativamente. Fora di l'Urali in u 1997-1998, SIB-1 hè statu trovu in ogni locu, eccettu u Territoriu di Khabarovsk (u clone SIB-2 hè diffusu quì). A separazione spaziale di cloni cù diversi tipi di accoppiamenti esclude u prucessu sessuale in Siberia è in u Far East. In a regione Mosca, à u cuntrariu di a Siberia, a pupulazione hè riprisentata da parechji cloni; guasi ogni isolatu hà un genotipu multilocus unicu (Elansky et al., 2001, 2015). Questa diversità ùn pò esse spiegata solu da l'importazione di ceppi di u fungu da diverse parti di u mondu cù materiale di sumenti impurtatu. Siccomu i dui tippi di accoppiamenti si verificanu in a pupulazione, hè pussibule chì a so diversità sia ancu per ricombinazione. Cusì, in Columbia Britannica, l'emergenza di genotipi BC-2, BC-3 è BC-4 hè assunta per via di l'ibridazione di i cloni BC-1 è US-6 (Goodwin et al., 1995b). Hè pussibule chì e razze ibride si trovanu in e populazioni di Mosca. Per esempiu, e ceppi MO-4, MO-8 è MO-11 eterozigoti per u locus PEP ponu esse ibridi trà e ceppi MO-12, MO-21, MO-22, avendu u tippu di accoppiamento A2 è omozigoti per un allele di u locus PEP è a ceppa MO-8, avendu u tippu di accoppiamento A1 è omozigotu per un altru allele di u locu. E se questu hè u casu, è in e populazioni muderne di P. infestans ci hè una tendenza à un aumentu di u rolu di u prucessu sessuale, allora u valore d'infurmazione di l'analisi di cloni multilocus diminuirà (Elansky et al., 2001, 2015).
Variazione in linii clonali
Finu à l'anni 90 di u 20u seculu, a linea clonale US-1 era diffusa in u mondu. A maiò parte di u campu è di e pupulazioni regiunali eranu custituiti solu da ceppi cù u genotipu US-1. Tuttavia, sò state osservate ancu differenze trà isolati, probabilmente causati da un prucessu mutazionale. E mutazioni sò accadute sia in u DNA nucleare sia in u mitocondriale è anu influenzatu, tra l'altru, u livellu di resistenza à e droghe fenilamidi è u numeru di geni di virulenza. E linee chì si differenu da i genotipi originali per mutazioni sò indicate da numeri addiziunali dopu à u puntu dopu à u nome di u genotipu originale (per esempiu, a linea mutante US-1.1 di a linea clonale US-1). E linee di DNA di Impronte Digitali US-1.5 è US-1.6 cuntenenu linee accessorii di dimensioni diverse (Goodwin et al., 1995a, 1995b); a linea clonale US-6.3 differisce ancu da US-6 in una linea d'accessori (Goodwin, 1997, Table 7).
In u studiu di l'ADN mitocondriale, hè statu trovu chì in a linea clonale US-1 si trova solu u tippu 1b di DNA mitocondriale (Carter et al., 1990). Tuttavia, in u studiu di e ceppi di sta sterpa clonale da u Perù è da e Filippine, sò stati trovati isolati chì i tippi di DNA mitocondriale differivanu da 1b per a presenza di inserzioni è delezioni (Goodwin, 1991, Koh et al., 1994).
Tabella 6. Genotipi multilocus di alcune linee clonali di P. infestans
Titulu | Tipu di accoppiamentu | Isozimi | Impronte digitali di DNA | Tipu MtDNA | |
GPI | PEP | ||||
US-1 | А1 | 86/100 | 92/100 | 1.0111010110011E + 24 | Ib |
US-2 | А1 | 86/100 | 92/100 | 1.0111010010011E + 24 | - |
US-3 | А1 | 86/100 | 92/100 | 1.0111000000011E + 24 | - |
US-4 | А1 | 100/100 | 92/92 | 1.0111010010011E + 24 | - |
US-5 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1.0111010010011E + 24 | - |
US-6 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1.0111110010011E + 24 | IIb |
US-7 | A2 | 100/111 | 100/100 | 1.0011000010011E + 24 | Ia |
US-8 | A2 | 100/111/122 | 100/100 | 1.0011000010011E + 24 | Ia |
US-9 | A1 | 100/100 | 83/100 | * | - |
US-10 | A2 | 111/122 | 100/100 | - | - |
US-11 | A1 | 100/111 | 92/100 | 1.0101110010011E + 24 | IIb |
US-12 | A1 | 100/111 | 92/100 | 1.0001000010011E + 24 | - |
US-14 | A2 | 100/122 | 100/100 | 1.0000000000011E + 24 | - |
US-15 | A2 | 100/100 | 92/100 | 1.0001000010011E + 24 | Ia |
US-16 | A1 | 100/111 | 100/100 | 1.0001100010011E + 24 | - |
US-17 | A1 | 100/122 | 100/100 | 1.0100010000011E + 24 | - |
US-18 | A2 | 100/100 | 92/100 | 1.0001000010011E + 24 | Ia |
US-19 | A2 | 100/100 | 92/100 | 1.0101010000011E + 24 | Ia |
EC-1 | A1 | 90/100 | 96/100 | 1.1111010010011E + 24 | IIa |
SIB-1 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0001000110011E + 24 | IIa |
SIB-2 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1.0001000010011E + 24 | IIa |
SIB-3 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.1001010100011E + 24 | IIa |
MO-1 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1.0001000110011E + 24 | IIa |
MO-2 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1.0001000010011E + 24 | Ia |
MO-3 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0101000010011E + 24 | IIa |
MO-4 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1.0101110110011E + 24 | IIa |
MO-5 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0001010010011E + 24 | IIa |
MO-6 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0101010010011E + 24 | Ia |
MO-7 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1.0001000110011E + 24 | IIa |
MO-8 | A1 | 100/100 | 92/92 | 1.0101100010011E + 24 | IIa |
MO-9 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1.0001000010011E + 24 | IIa |
MO-10 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0101100000011E + 24 | Ia |
MO-11 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1.0101010010011E + 24 | Ia |
MO-12 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1.0101010010011E + 24 | Ia |
MO-13 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0101010000011E + 24 | Ia |
MO-14 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.01010010011E + 22 | Ia |
MO-15 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.101110010011E + 23 | Ia |
MO-16 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0001000000011E + 24 | IIa |
MO-17 | A1 | 86/100 | 100/100 | 1.0101010110011E + 24 | Ib |
MO-18 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0101110010011E + 24 | IIa |
MO-19 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0101010000011E + 24 | IIa |
MO-20 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1.0101010000011E + 24 | IIa |
MO-21 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1.0101010000011E + 24 | IIa |
Nota: * - senza dati.
Tabella 7. Genotipi di Multilocus è e so linee mutanti
Titulu | Tipu di accoppiamentu | | Impronte digitali DNA (RG57) | Noti | |
GPI | PEP-1 | ||||
US-1 | А1 | 86/100 | 92/100 | 1011101011001101000110011 | Genotipu uriginale 1 |
US-1.1 | A1 | 86/100 | 100/100 | 1011101011001101000110011 | Mutazione in PEP |
US-1.2 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1011101010001101000110011 | Mutazione in RG57 |
US-1.3 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1011101001001101000110011 | Mutazione in RG57 |
US-1.4 | A1 | 86/100 | 100/100 | 1011101010001101000110011 | Mutazione in RG57 è PEP |
US-1.5 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1011101011001101010110011 | Mutazione in RG57 |
US-6 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1011111001001100010110011 | Genotipu uriginale 2 |
US-6.1 | A1 | 100/100 | 92 /92 | 1011111001001100010110011 | Mutazione in PEP |
US-6.2 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1011101001001100010110011 | Mutazione in RG57 |
US-6.3 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1011111001011100010110011 | Mutazione in RG57 |
US-6.4 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1011011001001100010110011 | Mutazione in RG57 è PEP |
US-6.5 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1011111001001100010010011 | Mutazione in RG57 |
BR-1 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1011101000001100001111011 | Genotipu uriginale 3 |
BR-1.1 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1010101000001100001110011 | Mutazione in RG57 |
Ci sò ancu cambiamenti in i spettri di l'isozimi. Di regula, sò causate da a rumpitura di un urganisimu inizialmente eterozigotu per st'enzima in omozigoti. In u 1993, nantu à i frutti di u pumadoru, avemu identificatu un ceppu cù caratteristiche tipiche per US-1: impronte digitali RG57, tippu di DNA mitocondriale, è genotipu 86/100 per glucosiu-6-fosfatizomerasi, ma era omozigotu (100/100) per u primu locus peptidasa invece di un eterozigotu 92/100 tipicu di sta linea clonale. Avemu chjamatu u genotipu di sta ceppa MO-17 (Table 6). E linee mutanti US-1.1 è US-1.4 differenu ancu da US-1 per mutazioni à u primu locus peptidasi (Table 7).
Mutazioni chì portanu à cambiamenti in u numeru di geni di virulenza per e varietà di patate è di pomodori sò abbastanza cumuni. Sò stati rimarcati trà isolati di a linea clonale US-1 in populazioni di i Paesi Bassi (Drenth et al., 1994), Peru (Goodwin et al., 1995a), Polonia (Sujkowski et al., 1991), nordu di l'America di u Nordu (Goodwin et al., ., 1995b). Differenze in u numeru di geni di virulenza di a patata sò stati ancu nutati trà isolati di e linee clonali US-7 è US-8 in Canada è i Stati Uniti (Goodwin et al., 1995a), trà isolati di a linea SIB-1 in a parte asiatica di Russia (Elansky et al, 2001 ).
Isolati cun forti differenze in i livelli di resistenza à e droghe fenilamidi sò stati identificati in populazioni di campi monoclonali, chì appartenenu tutti à a linea clonale Sib-1 (Elansky et al, 2001, Tabella 1). Quasi tutti i ceppi di a linea clonale US-1 sò altamente sensibili à u metalaxyl; tuttavia, isolati altamente resistenti di sta linea sò stati isolati in Filippine (Koh et al., 1994) è in Irlanda (Goodwin et al., 1996).
Populazioni muderne di P. infestans
America Centrale (Messicu)
A pupulazione di P. infestans in Messicu si distingue marcatamente da l'altre pupulazioni mundiali, ciò chì hè principalmente per via di a so pusizione storica. Numerosi studii di sta pupulazione è di e spezie cunnesse di P. infestans di u clade Phytophthora, è ancu di e spezie lucali di u genaru Solanum, anu purtatu à a cunclusione chì l'evoluzione di u patogenu in a parte centrale di u Messicu hè stata accumpagnata cun l'evoluzione di e piante ospiti è hè stata assuciata à a ricombinazione sessuale (Grünwald, Flier , 2005). Entrambi i tipi di accoppiamenti sò rappresentati in a populazione, è in proporzioni uguali, è a presenza di oospore in u terrenu, nantu à e piante è i tuberi di patate è e spezie cunnesse à a crescita salvatica Solanum conferma a presenza di un prucessu sessuale in a populazione (Fernández-Pavía et al., 2002). Studii recenti di a valle di Toluca è di i so circondi (u presumitivu centru d'origine di u patogenu) anu cunfirmatu l'alta diversità genetica di a pupulazione lucale di P. infestans (genotipi 134 multilocus in un campione di campioni 176) è a presenza di parechje sottupopulazioni differenziate in a regione (Wang et al., 2017). I fattori chì cuntribuiscenu à sta differenziazione sò a divisione spaziale di e subpupulazioni caratteristiche di l'altupiani di u centru di u Messicu, e differenze in e cundizioni di cultivazione è e varietà di patate aduprate in valli è muntagne, è a presenza di spezie di Solanum tuberose selvatiche chì ponu agisce cum'è ospiti alternativi (Fry et al ., 2009).
Tuttavia, deve esse nutatu chì e pupulazioni di P. infestans in u nordu di u Messicu sò piuttostu clonali è più simili à e pupulazioni nordamericane, chì ponu indicà chì questi sò i novi genotipi (Fry et al., 2009).
America di u Nordu
E pupulazioni nordamericane di P. infestans anu sempre avutu una struttura assai simplice è u so caratteru clonali hè statu stabilitu assai prima di l'usu di l'analisi microsatellitale. Finu à u 1987, a linea clonale US-1 dominava in i Stati Uniti è in Canada (Goodwin et al., 1995). À a mità di l'anni 70, quandu i fungicidi à base di metalaxil apparsu, stu clone hà cuminciatu à esse rimpiazzatu da altri genotipi più resistenti chì migraru da u Messicu (Goodwin et al., 1998). À a fine di l'anni 90. u genotipu US-8 hà rimpiazzatu cumpletamente u genotipu US-1 in i Stati Uniti è hè diventatu a linea clonale dominante nantu à e patate (Fry et al., 2009; Fry et al., 2015). A situazione era diversa cù i pumati, chì cuntenevanu constantemente parechje linee clonali, è a so cumpusizione cambiava d'annu in annu (Fry et al., 2009).
In u 2009, un'epidemia à grande scala di tizina tardiva nantu à i pumati hè scuppiata in i Stati Uniti. Una caratteristica di sta pandemia hè stata a so apparizione guasi simultanea in parechji lochi in u nordeste di i Stati Uniti, è si hè rivelata assuciata à vendite massicce di piantine di pomodori infettate in grandi centri di giardinu (Fry et al., 2013). E perdite di e culture sò state tamante. L'analisi microsatellitale di i campioni affettati hà rivelatu chì a ceppa pandemica appartene à a linea clonale US-22 A2-type accoppiamento. In u 2009, a parte di stu genotipu in a pupulazione americana di P. infestans hà righjuntu u 80% (Fry et al., 2013). In l'anni successivi, a proporzione di genotipi aggressivi US-23 (principalmente in i pumati) è US-24 (in patate) hà aumentatu costantemente in a populazione, tuttavia, dopu à 2011, a percentuale di rilevazione di US-24 hè diminuita significativamente, è finu à a data, circa 90% di a populazione di patogeni in I Stati Uniti sò rappresentati da u genotipu US-23 (Fry et al., 2015).
In Canada, cum'è in i Stati Uniti, à a fine di l'anni 90. u genotipu duminante US-1 hè statu rimpiazzatu da US-8, chì e pusizioni duminanti sò rimasciute invariate finu à u 2008. In Canada, ci sò state gravi epidemie di testa tardi assuciate à a vendita di piantine di tomate infette, ma sò state causate da i genotipi US-2009 è US-2010 (Kalischuk et al., 23). A differenziazione geografica chjara di sti genotipi era rimarchevuli: i SU-8 dominavanu e province occidentali di u Canada (2012%), mentre i SU-23 dominavanu e province orientali (68%). In l'anni successivi, i SU-8 si sparghjenu in e regioni orientali; tuttavia, in generale, a so parte in a populazione hè ligeramente diminuita in u fondu di l'apparizione di genotipi US-83 è US-23 in u paese (Peters et al., 22). A data, US-24 mantene una pusizione dominante in tuttu u Canada; US-2014 hè prisente in Culumbia Britannica, mentre chì US-23 è US-8 sò prisenti in Ontario (Peters, 23).
Cusì, e pupulazioni nordamericane di P. infestans sò principalmente linee clonali. Durante l'ultimi 40 anni, u numeru di genotipi clonali rilevati hè ghjuntu à 24. Malgradu u fattu chì e razze di i dui tippi di accoppiamenti sò presenti in a populazione, a probabilità di l'apparizione di novi genotipi per via di a ricombinazione sessuale ferma abbastanza bassa. Tuttavia, in l'ultimi 20 anni, parechji casi di apparizione di pupulazioni effimere ricombinanti sò stati registrati (Gavino et al., 2000; Danies et al., 2014; Peters et al., 2014), è in un casu, u risultatu di a traversata hè u genotipu US-11 , chì hè statu radicatu in l'America di u Nordu per parechji anni (Gavino et al., 2000). Finu à u 2009, cambiamenti in a struttura di e pupulazioni eranu assuciati à l'emergenza di novi genotipi più aggressivi cù a so migrazione successiva è u spustamentu di i predecessori precedentemente dominanti. Ciò chì hè accadutu in u 2009-2010 in i Stati Uniti è in Canada, epifitotichi per a prima volta mostranu chì in l'era di a mundialisazione, i focolai di a malatia ponu esse assuciati cù a diffusione attiva di novi genotipi quandu vendenu materiale di piantazione infettatu.
Sudamerica
Finu à pocu tempu fà, studii di pupulazioni sudamericane di P. infestans ùn eranu nè regulari nè di grande scala. Si sà chì a struttura di ste pupulazioni hè abbastanza semplice è include 1-5 sterpi clonali per paese (Forbes et al., 1998). Cusì, in u 1998, i genotipi US-1 (Brasile, Cile) BR-1 (Brasile, Bolivia, Uruguay, Paraguay), EC-1 (Ecuador, Colombia, Perù è Venezuela), AR-1, AR sò stati trovi nantu à a patata -2, AR-3, AR-4 è AR-5 (Argentina), PE-3 è PE-7 (sud di u Perù). L'accoppiamentu di tippu A2 era prisente in Brasile, Bolivia è Argentina è ùn era micca truvatu al di là di a fruntiera boliviano-peruviana in a zona di u lavu Titicaca, daretu à u quale u genotipu EC-1 A1 dominava in l'Ande. Nantu à i pumati, US-1 hè firmatu u genotipu duminante in tuttu u Sud America.
A situazione persiste più o menu in l'anni 2000. Un puntu impurtante hè stata a scuperta in l'Ande di u Nordu nantu à i parenti di patate di crescita salvatica (S. brevifolium è S. tetrapetalum) di una nova linea clonale EC-2 di u tippu A2 (Oliva et al., 2010). Studii filogenetichi anu dimustratu chì sta linea ùn hè micca cumpletamente identica à P. infestans, ancu s'ellu hè strettamente liata cun ella, in cunnessione cù a quale hè statu prupostu di cunsideralla, è ancu una altra linea, EC-3, isolata da l'arburu di tomate S. betaceum chì cresce in l'Andi, una nova spezia chjamata P. andina; in ogni modu, u statutu di sta spezia (una spezia indipendente o un ibridu di P. infestans cun qualchì linea ancu scunnisciuta) ùn hè ancu chjaru (Delgado et al., 2013).
Attualmente, tutte e pupulazioni sudamericane di P. infestans sò clonali. Malgradu a presenza di i dui tippi di accoppiamenti, ùn sò state identificate pupulazioni ricombinanti. Nantu à i pumati, u genotipu US-1 hè onnipresente, apparentemente spiazzatu da e patate da ceppi lucali, chì l'urigine esatta hè sempre scunnisciuta. In Brasile, Bolivia è Uruguay, u genotipu BR-1 hè prisente; in u Perù, cù US-1 è EC-1, ci sò parechji altri genotipi lucali. In l'Ande, a pusizione duminante hè cunservata da a linea clonale EC-1, a relazione di a quale cù u P. andina scupertu di pocu hè inesplorata. L'unicu locu "instabile" induve per u periodu 2003-2013. ci sò stati cambiamenti significativi in a pupulazione, diventa u Cile (Acuña et al., 2012), induve in 2004-2005. a pupulazione di i patogeni hè diventata carattarizata da a resistenza à u metalaxyl è un novu haplotipu di DNA mitocondriale (Ia invece di l'Ib presente in precedenza). 2006 à 2011 In a pupulazione, u genotipu 21 (sicondu SSR) hà duminatu, a parte di quale hà righjuntu u 90%, dopu chì a palma passava à u genotipu 20, a frequenza di l'occurrenza di quale in i prossimi dui anni hè stata mantenuta à circa 67% (Acuña, 2015).
Europa
In a storia di l'Europa, ci sò state almenu duie onde di migrazione di P. infestans da l'America di u Nordu: à u XIXu seculu. (HERB-1) è principiu di u 1u seculu (US-70). A distribuzione onnipresente di fungicidi chì cuntenenu metalaxyl in l'anni 1. hà purtatu à u spustamentu di u genotipu duminante US-XNUMX è a so sustituzione cù novi genotipi. Di conseguenza, in a maiò parte di i paesi di l'Europa Occidentale, e pupulazioni di u patogenu eranu riprisentate principalmente da parechje linee clonali.
L'usu di l'analisi microsatellitale per l'analisi di e pupulazioni di patogeni hà permessu d'identificà cambiamenti serii accaduti in l'Europa Occidentale in u 2005-2008. In u 2005, una nova linea clonali hè stata scuperta in u Regnu Unitu, chjamata 13_A2 (o "Blue 13") è carattarizata da u tippu d'accoppiamento A2 , alta aggressività è resistenza à i fenilamidi (Shaw et al., 2007). U listessu genotipu hè statu trovu in campioni raccolti in u 2004 in i Paesi Bassi è in u nordu di a Francia, suggerendu ch'ella hè migrata versu u RU da l'Europa cuntinentale, forse cù patate di sumenti (Cooke et al., 2007). U studiu di u genomu di i rappresentanti di sta linea clonale hà mostratu un altu gradu di polimorfisimu di a so sequenza (da u 2016, u numeru di e so variazioni subclonali hà raghjuntu 340) è un significativu gradu di variazione in u livellu di spressione genica, incl. geni effettori durante l'infezzione di e piante (Cooke et al., 2012; Cooke, 2017). Queste caratteristiche, cù a durata aumentata di a fase biotrofica, puderanu causà una aggressività aumentata di 13_A2 è a so capacità di infettà ancu varietà di patate resistenti à a testa tardi.
In i prossimi anni, u genotipu si sparghje rapidamente in i paesi di l'Europa di u Norduveste (Gran Bretagna, Irlanda, Francia, Belgio, Paesi Bassi, Germania) cù u spustamentu simultaneu di i genotipi precedentemente dominanti 1_A1, 2_A1, 8_A1 (Montarry et al., 2010; Gisi et al. , 2011; Van den Bosch et al., 2011; Cooke, 2015; Cooke, 2017). Sicondu u situ web www.euroblight.net, a parte di 13_A2 in a pupulazione di questi paesi hà righjuntu 60-80% è più; a presenza di stu genotipu hè stata ancu arregistrata in certi paesi di l'Europa di l'Est è di u Sud. Tuttavia, in 2009-2012. 13_A2 hà persu a so pusizione duminante in Gran Bretagna è in Francia, cedendu à a linea 6_A1 (8_A1 in Irlanda), è in Paesi Bassi è in Belgio hè statu parzialmente rimpiazzatu da i genotipi 1_A1, 6_A1 è 33_A2 (Cooke et al., 2012; Cooke, 2017; Stellingwerf, 2017).
A data, circa 70% di a pupulazione di l'Europa Occidentale di P. infestans hè monoclonali. Sicondu u situ web www.euroblight.net, i genotipi dominanti in i paesi di l'Europa Nord-Occidentale (UK, Francia,
Paesi Bassi, Belgio) restanu, apprussimativamente in proporzioni uguali, 13_A2 è 6_A1, è questu ultimu ùn esiste praticamente fora di a regione specificata (eccettu l'Irlanda), ma hà dighjà almenu 58 sottocloni (Cooke, 2017). E variazioni 13_A2 sò presenti in numeri nutevuli in Germania, è sò ancu osservati sporadicamente in i paesi di l'Europa Centrale è di u Sudu. U Genotipu 1_A1 face una parte significativa di e pupulazioni di u Belgiu è in parte l'Olanda è a Francia. U Genotipu 8_A1 s'hè stabilizatu in a pupulazione europea à u livellu di 3-6%, eccettu l'Irlanda, duve mantene a so pusizione di punta è hè divisa in dui sottucloni (Stellingwerf, 2017). Infine, in 2016, hè stata nutata una crescita di a frequenza di l'occorrenza di novi genotipi 36_A2 è 37_A2, registrati per a prima volta in 2013-2014; sin'à oghje, sti genotipi si trovanu in i Paesi Bassi è in Belgio è in parte in Francia è in Germania, è ancu in a parte sud di a Gran Bretagna (Cooke, 2017). Circa u 20-30% di a pupulazione di l'Europa Occidentale hè riprisentata da genotipi unichi ogni annu.
A diversità di l'Europa Occidentale, quandu u genotipu 13_A2 hè apparutu, e pupulazioni di l'Europa di u Nordu (Svezia, Norvegia, Danimarca, Finlandia) eranu rappresentate micca da linee clonali, ma da un gran numeru di genotipi unici (Brurberg et al.,
2011). Durante u periodu di diffusione attiva di 13_A2 in Europa Occidentale, a presenza di stu genotipu in Scandinavia ùn hè stata nutata finu à u 2011, quandu hè stata scuperta per a prima volta in u Nordu Jutland (Danimarca), induve cultivate principalmente varietà di patate industriale cù l'usu attivu di metalaxyl fungicidi (Nielsen et al., 2014). Sicondu www.euroblight.net, u genotipu 13_A2 hè statu ancu rilevatu in parechji campioni di Norvegia è Danimarca in u 2014 è in parechji campioni nurvegiani in u 2016; in più, in u 2013, a presenza di u genotipu 6_A1 in una piccula quantità hè stata nutata in Finlandia. U mutivu principale di u fiascu di 13_A2 è di altre linee clonali in a cunquista di a Scandinavia hè cunsideratu cum'è e differenze climatiche di sta regione da i paesi di l'Europa Occidentale.
Oltre à u fattu chì l'estate fresche è l'inguerni friddi prumove a sopravvivenza di miceliu vegetativu micca tantu cum'è oospore (Sjöholm et al., 2013), a congelazione di u terrenu in l'invernu (chì di solitu ùn accade micca in i paesi più caldi di l'Europa Occidentale) cuntribuisce à a sincronizazione di a germinazione è a piantazione di l'ospore. patate, chì migliora u so rolu di fonte d'infezzione primaria (Brurberg et al., 2011). Ci hè ancu da nutà chì, in cundizioni sittintriunali, u sviluppu di l'infezzione da l'ospore supera u sviluppu di l'infezione tuberosa, chì impedisce infine a dominanza di linee clonali ancu più aggressive, ma più tardi sviluppate (Yuen, 2012). A struttura di e pupulazioni più studiate di P. infestans in i paesi di l'Europa orientale (Pulonia, i paesi baltichi) hè assai simile à quella in Scandinavia.
I dui tippi di accoppiamenti sò ancu presenti quì, è a stragrande maggioranza di genotipi determinati da l'analisi SSR sò unichi (Chmielarz et al., 2014; Runno-Paurson et al., 2016). Cum'è in l'Europa di u Nordu, a distribuzione di e linee clonali (principalmente di u genotipu 13_A2) praticamente ùn hà micca influenzatu e pupulazioni lucali di u patogenu, chì mantenenu un altu livellu di diversità cù l'assenza di linee dominanti pronunziate.
A presenza di 13_A2 hè di tantu in tantu osservata in campi cù varietà di patate cummerciali. In Russia, a situazione si sviluppa in modu simile. Analisi microsatellitale di l'isulati di P. infestans raccolti in u 2008-2011 in 10 diverse regioni di a parte europea di a Russia, hà mostratu un altu gradu di diversità genotipica è una mancanza cumpleta di coincidenze cù e linee clonali europee (Statsyuk et al., 2014). Parechji anni dopu, un studiu di campioni di P. infestans raccolti in a regione di Leningrad in u 2013-2014 hà mostratu differenze significative trà elli è i genotipi di sta regione identificati in u studiu precedente. In i dui studii, ùn sò stati trovati genotipi di l'Europa Occidentale (Beketova et al., 2014; Kuznetsova et al., 2016).
L'alta diversità genetica di e pupulazioni di l'Europa orientale di P. infestans è l'assenza di linee clonali dominanti in elle pò esse duvuta à parechje ragioni. Prima, cum'è in l'Europa di u Nordu, e cundizioni climatiche di i paesi cunsiderati cuntribuiscenu à a furmazione di oospore cum'è fonte primaria d'infezzione (Ulanova et al., 2010; Chmielarz et al., 2014). Dopu, una proporzione significativa di patate produtte in questi paesi sò cultivate in piccule splutazioni private, spessu circundate da fureste o altri ostaculi à a libera circulazione di materiale infettivu (Chmielarz et al., 2014). Di regula, e patate cultivate in tale cundizione ùn sò praticamente micca trattate cù prudutti chimichi, è a scelta di e variità si basa nantu à a so resistenza tarda à a testa, cioè ùn ci hè micca una pressione selettiva per l'aggressività è a resistenza à u metalaxyl, chì priva genotipi resistenti, cum'è 13_A2, di vantaghji nantu à altri genotipi (Chmielarz et al., 2014). Infine, à causa di a piccula dimensione di i terreni, i so pruprietari di solitu ùn praticanu micca a rotazione di i culturi, cultivendu patate in u stessu locu dapoi anni, ciò chì cuntribuisce à l'accumulazione di un inoculum geneticamente diversu (Runno-Paurson et al., 2016; Elansky, 2015; Elansky et al. ., 2015).
Asia
Finu finu à pocu tempu fà, a struttura di e pupulazioni di P. infestans in Asia era relativamente pocu capita. Si sapia chì hè rapprisentatu principalmente da linee clonali, è l'effettu di a ricombinazione sessuale nantu à l'emergenza di novi genotipi hè assai picculu. Cusì, per esempiu, in u 1997-1998. In a parte asiatica di a Russia (Siberia è u Far East), a pupulazione di i patogeni era riprisentata da solu trè genotipi cù una predominanza di u genotipu SIB-1 (Elansky et al., 2001). A presenza di linii patogeni clonali hè stata dimustrata in paesi cum'è Cina, Giappone, Corea, Filippine è Taiwan (Koh et al., 1994; Chen et al., 2009). A linea clonale US-1, chì dominava un grande territoriu di l'Asia, à a fine di l'anni 90 - principiu di l'anni 2000. guasi in ogni locu cuminciò à esse rimpiazzatu da altri genotipi, chì, à u so tornu, anu lasciatu a piazza à novi. In a maiò parte di i casi, cambiamenti in a struttura è a cumpusizione di e pupulazioni in i paesi asiatichi sò stati assuciati à a migrazione di novi genotipi da fora. Cusì, in Giappone, eccettu u genotipu JP-3, tutti l'altri genotipi giappunesi apparsu dopu à US-1 (JP-1, JP-2, JP-3) anu più o menu urigine esterna pruvata (Akino et al., 2011) ... In Cina, ci sò attualmente trè pupulazioni patogeni principali cù una divisione geografica chjara; Ùn ci hè nimu o flussu di gene assai debule trà queste pupulazioni (Guo et al., 2010; Li et al., 2013b). U Genotipu 13_A2 hè apparsu nantu à u territoriu di a Cina in e so pruvince meridiunali (Yunnan è Sichuan) in u 2005-2007, è in u 2012-1014. hè statu ancu vistu in u nordeste di u paese (Li et al., 2013b). In India, 13_A2 hè apparsu presumibilmente in u stessu tempu ch'è in Cina, probabilmente cù patate di sementa infette (Chowdappa et al., 2015), è in 2009-2010. hà causatu una grave malattia epifitotica di a testa tarda nantu à u pumadoru in u sudu di u paese, dopu a quale si hè diffusa in patate è in 2014 hà causatu un focu di testa tarda in u Bengala Occidentale, chì hà purtatu à a ruvina è u suicidiu di parechji agricultori lucali (Fry, 2016).
Africa
Finu à u 2008-2010 studii sistematichi di P. infestans in i paesi africani ùn sò micca stati realizati. À u mumentu, e pupulazioni africane di P. infestans ponu esse divise in dui gruppi, è sta divisione hè chjaramente assuciata à u fattu di l'importazione di patate di sementa da l'Europa.
In l'Africa di u Nordu, chì importa attivamente patate di sementa da l'Europa, u tippu di accoppiamento A2 hè largamente rapprisentatu in quasi tutte e regioni, chì furnisce una possibilità teorica di l'emergenza di novi genotipi per via di a ricombinazione sessuale (Corbière et al., 2010; Rekad et al., 2017). Inoltre, in Algeria, a presenza di genotipi 13_A2, 2_A1 è 23_A1 hè nutata cun una pronuncia dominante di u primu di elli, è ancu una diminuzione graduale di a proporzione di genotipi unici finu à a completa scomparsa (Rekad et al., 2017). À u cuntrariu di u restu di a regione, in Tunisia (eccettu u nordeste di u paese), a pupulazione di patogeni hè riprisentata principalmente da u tippu di accoppiamento A1 (Harbaoui et al., 2014).
A linea clonale NA-01 hè duminante quì. In generale, a proporzione di linee clonali in a populazione hè solu 43%. In Africa orientale è australe, induve i volumi di importazione di sementi sò sparamente chjuche (Fry et al., 2009), P. infestans hè rapprisentatu da solu duie linee clonali di tipu A1, US-1 è KE-1, è l'ultima sposta attivamente a prima nantu à e patate ( Pule et al., 2012; Njoroge et al., 2016). A data, entrambi questi genotipi anu un numeru notevule di variazioni subclonali.
Australia
U primu raportu di a testa tardi nantu à e patate in Australia risale à u 1907, è a prima epifitotia, presumibilmente causata da e forti piogge in i mesi di l'estate, hè accaduta in u 1909-1911. (Drenth et al., 2002). In generale, tuttavia, a testa tardi ùn hà micca un significatu ecunomicu significativu per u paese. I focolai sporadichi di a testa tardi, pruvucati da e cundizioni climatichi chì furniscenu alta umidità, ùn si verificanu più spessu una volta ogni 5-7 anni è sò lucalizati principalmente in u nordu di a Tasmania è in u centru di Victoria. In cunnessione cù quì sopra, e publicazioni dedicate à u studiu di a struttura di a pupulazione australiana di P. infestans sò praticamente assenti. L'ultime informazioni dispunibili sò da 1998-2000. (Drenth et al., 2002). Sicondu l'autori, a pupulazione di u statu di Victoria era una sterpa clonale US-1.3, chì hà cunfirmatu indirettamente a migrazione di stu genotipu da i Stati Uniti. I campioni di Tasmania sò stati classificati cum'è AU-3, diversi da i genotipi chì eranu prisenti in quellu tempu in altre parte di u mondu.
Caratteristiche di u sviluppu di a testa tarda in Russia
In Auropa, l'infezzione hè stata introdotta cù tuberi di sementi malati, oospore chì svernanu in u terrenu, è ancu zoosporangia purtata da u ventu da e piante cultivate da i tuberi svernati in i campi di l'annu passatu (piante "volontarie"), o nantu à munzieddi segnalibro per a conservazione di tuberi. Di questi, e piante cultivate nantu à munzelli di tuberi scartati sò cunsiderate a fonte di infezzione a più periculosa. culà, u numeru di tuberi germinati hè spessu significativu, è a zoosporangia pò esse purtata da elli nantu à lunghe distanze. U restu di e fonti (oospore, piante "vuluntarie") ùn sò micca cusì periculosi, perchè ùn hè micca l'usu di cultivà e piante in i listessi campi più spessu una volta ogni 3-4 anni. L'infezzione da i tuberi di sementi malati hè ancu minima per via di un bon sistema di cuntrollu di qualità di e sementi.
In generale, a quantità di inoculum in e populazioni europee hè limitata, è dunque l'aumentu di l'epidemia hè piuttostu lentu è pò esse cuntrullatu cù successu aduprendu preparazioni fungicidi chimichi. U compitu principale in e cundizioni europee hè a lotta contr'à l'infezioni in a fase quandu a dispersione massima di zoosporangia da e piante affettate principia.
In Russia, a situazione hè radicalmente diversa. A maiò parte di a cultura di a patata è di i pumati hè cultivata in picculi orti privati; e misure prutettive ùn sò mancu effettuate nantu à elli, o trattamenti fungicidi sò effettuati in un numeru insufficiente è cumincianu dopu l'apparizione di a testa tarda nantu à e cime. Di conseguenza, l'orti privati agiscenu cum'è a principale fonte d'infezione, da chì u zoosporangia hè purtata da u ventu à piantazioni commerciali. Questu hè cunfermatu da e nostre osservazioni dirette in Mosca, Bryansk, Kostroma, regioni Ryazan: danni à e piante in giardini privati sò osservati ancu prima di l'iniziu di trattamenti fungicidi di piantazioni commerciali. In seguitu, l'epidemica in i grandi campi hè limitata da l'usu di preparazioni fungicidi, mentre chì in i giardini privati ci hè un sviluppu rapidu di a testa tardi.
In casu di trattamenti sbagliati o "di bilanciu" di piantazioni cummerciali, i foci di a testa tarda apparisce in i campi; più tardi si sviluppanu attivamente, coprendu spazii sempre più grandi (Elansky, 2015). L'infezzione in l'orti privati hà un impattu significativu annantu à l'epidemie in i campi cummerciali. In tutte e regioni di patate in Russia, l'area occupata da patate in giardini privati hè parechje volte più grande di l'area totale di campi di grandi pruduttori. In un ambiente cusì, l'orti privati ponu esse cunsiderati cum'è una risorsa di inoculum glubale per i campi cummerciali. Pruvemu à identificà quelle prupietà chì sò caratteristiche di i genotipi di ceppi in i giardini privati.
Piantà un cuntrollu senza sementi è in quarantena di patate di merchenzie, semi di pomodori ottenuti da pruduttori stranieri dubbitosi, coltivazione à longu andà di patate è di pumati nantu à e listesse zone, trattamenti fungicidi impropri o a so assenza cumpleta portanu à epifitotie gravi in u settore privatu, u risultatu di u quale hè liberu attraversamentu, ibridazione è a furmazione di oospore in i giardini privati. Di conseguenza, si osserva una diversità genotipica assai alta di u patogenu, quandu guasi ogni ceppu hè unicu in u so genotipu (Elansky et al., 2001, 2015). Piantà patate di sementi di varie origini genetiche rende improbabile chì emergeranu linee clonali specializate per attaccà una varietà particulare. I ceppi selezziunati in tale casu sò distinti per a so versatilità in relazione à e varietà affettate, a maiò parte di elle anu un numeru vicinu à u massimu di geni di virulenza. Questu hè assai diversu da u sistema di "linee clonali" tipicu per i grandi campi di imprese agriculi cù un sistema installatu currettamente di prutezzione contra a testa tarda. E "Linee clonali" (quandu tutte e ceppe di u patogenu di a testa tarda in u campu sò riprisentate da unu o più genotipi) sò onnipresenti in i paesi induve a patata hè fatta solu da grandi splutazioni: Stati Uniti, Paesi Bassi, Danimarca, ecc. In Inghilterra, Irlanda, Polonia, induve i terreni di casa sò ancu tradizionalmente diffusi patata chì cresce, ci hè ancu una diversità genotipica più alta in i giardini privati. À a fine di u XXu seculu, e "linee clonali" eranu diffuse in e parti asiatiche è di u Far Eastern di a Russia (Elansky et al., 20), ciò chì apparentemente hè dovutu à l'usu di e stesse varietà di patate solu per piantà. Ricertamenti, a situazione in queste regioni hà ancu cuminciatu à cambià versu una crescita di a diversità genotipica di e pupulazioni.
A mancanza di trattamenti intensivi cù preparati fungicidi hà un'altra cunsequenza diretta - ùn ci hè micca accumulazione di ceppi resistenti in i giardini. In effetti, i nostri risultati mostranu chì e razze resistenti à u metalaxyl si trovanu assai menu spessu in i giardini privati ch'è in e piantazioni cummerciale.
A vicinanza stretta di piantazioni di patate è di pomodori, tipiche per l'orti privati, facilita a migrazione di ceppi trà sti culturi, per via di u quale, in l'ultima decada, trà e ceppi isolati da patate, a proporzione di ceppi chì portanu u genu per a resistenza à e varietà di pomodoro cherry (T1), prima caratteristica ceppi di "pumata". I ceppi cù u genu T1 in a maiò parte di i casi sò assai aggressivi versu e patate è i pumati.
In l'ultimi anni, a testa tardi nantu à u pumadoru hà cuminciatu à apparisce in parechji casi prima di e patate. E piantine di pumate ponu esse infestate d'ospore in terra, o d'ospore prisenti in i sumenti di pumate o aderenti (Rubin et al., 2001). In l'ultimi 15 anni, un gran numeru di sementi imballate economiche, principalmente impurtate, sò apparse in magazzini, è a maiò parte di i picculi pruduttori anu cambiatu à aduprà. I sementi ponu cuntene ceppi cù genotipi tipichi di e regioni di a so cultura. In u futuru, sti genotipi sò inclusi in u prucessu sessuale in i giardini privati, chì porta à l'emergenza di genotipi completamente novi.
Cusì, si pò dichjarà chì l'orti privati sò un "melting pot" glubale, in u quale, in u risultatu di u scambiu di materiale geneticu, genotipi esistenti sò trasfurmati è cumparenu novi. Inoltre, a so selezzione si faci in cundizioni chì sò assai sfarenti da quelli creati per e patate in e grande splutazioni: l'assenza di pressa fungicida, uniformità varietale di e piantazioni, a predominanza di e piante affettate da varie forme di infezioni virali è batteriche, vicinanza à i pumati è à i serpenti selvatici, a traversata attiva è a furmazione d'ospore, a pussibilità per l'ospore per agisce cum'è una fonte d'infezzione per l'annu prossimu.
Tuttu què porta à una diversità genotipica assai elevata di pupulazioni in cortile. In cundizioni epifitotiche, a testa tardi si diffonde assai rapidamente in l'orti è sò liberate quantità enormi di spore, chì volanu versu piantazioni cummirciali vicini. Tuttavia, dopu avè intrutu in i campi cummerciali cù u sistema currettu di tecnulugia agricula è di prutezzione chimica, e spore ghjunte ùn anu praticamente nisuna occasione di inizià epifitotichi in u campu, ciò chì hè dovutu à l'assenza di linee clonali resistenti à i fungicidi è specializati à a varietà cultivata.
Un'altra fonte di inoculum primariu pò esse tuberi malati intrappulati in piantine commerciali. Questi tuberi sò stati cultivati, di regula, in campi cù una bona tecnulugia agricula è una prutezzione chimica intensiva. I genotipi di l'isulati chì anu influenzatu i tuberi sò adattati à u sviluppu di a so propria varietà. Queste ceppe sò significativamente più periculose per a piantazione cummerciale di l'inoculu originatu da giardini privati. I risultati di i nostri studii sustenenu ancu sta supposizione. E pupulazioni isolate da grandi campi cù una prutezzione chimica currettamente cundutta è una bona tecnulugia agricula ùn differenu micca in alta diversità genotipica. Spessu si tratta di parechje linee clonali chì sò assai aggressive.
E ceppi da materiale di sementi cummerciali ponu entre in pupulazioni in l'orti è esse implicati in i prucessi in corso in elli. Tuttavia, in un ortu, a so competitività serà assai più bassa ch'è in un campu cummerciale, è prestu cesseranu di esiste in forma di una linea clonale, ma i so geni ponu esse aduprati in a populazione "ortu".
L'infezzione chì si sviluppa nantu à e piante "vuluntarie" è nantu à i mucchi di tuberi abbattuti durante a cugliera ùn hè micca cusì pertinente per a Russia, perchè In e regioni principali di cultivazione di patate in Russia, si osserva una congelazione profonda di u terrenu invernale, è raramente si sviluppanu piante da tuberi chì anu invernatu in u terrenu. Inoltre, cum'è i nostri esperimenti mostranu, u patogenu di a testa tarda ùn sopravvive micca à temperature negative ancu in i tuberi chì anu mantenutu a so viabilità. In a zona arida, induve si pratica a cultura di e prime patate, a testa tardi hè abbastanza rara per via di a stagione di crescita secca è calda.
Cusì, osservemu attualmente a divisione di e pupulazioni di P. infestans in populazione "campu" è "giardinu". Tuttavia, in l'ultimi anni, sò stati osservati prucessi chì portanu à a cunvergenza è l'interpenetrazione di genotipi da queste populazioni.
Frà elle, si pò nutà una crescita generale di l'alfabetizazione di i picculi pruduttori, l'apparizione di picculi pacchetti à prezzi accessibili di patate di sementa, a diffusione di preparazioni fungicidi in picculi pacchetti, è a perdita di a paura di "chimica" da parte di a pupulazione.
Situazioni nascenu quandu, grazia à l'attività vigorosa di un fornitore, paesi interi sò piantati cù tuberi di sementi di listessa varietà è furniti di picculi pacchetti di i stessi pesticidi. Si pò suppone chì e patate di listessa varietà si trovanu in piantazioni cummerciale vicine.
D’altronde, certe cumpagnie di cummerciu di pesticidi prumove schemi di trattamentu chimicu «bugetariu». In questu casu, u numeru di trattamenti raccomandati hè sottovalutatu è i fungicidi più economici sò offerti, è l'accentu ùn hè micca nantu à impedisce u sviluppu di a testa tarda finu à a falcatura di e cime, ma nantu à qualchì ritardu in l'epifitoti per aumentà a resa. Tali schemi sò ghjustificati economicamente quandu si cultivanu patate di stuviglii da materiale di sementi di bassa qualità, quandu in principiu ùn ci hè nunda di uttene un altu rendiment. Tuttavia, in questu casu, à u cuntrariu di e pupulazioni di l'ortu, u fondu geneticu livellatu di a patata contribuisce à a selezzione di razze fisiologiche specifiche, chì sò assai periculosi per sta varietà.
In generale, e tendenze versu a cunvergenza di i metudi "giardinu" è "campu" di pruduzzione di patate ci parenu piuttostu periculosi. Per prevene e so cunsequenze negative, sia in u settore casanu sia in u cummerciale, serà necessariu cuntrullà sia l'assortimentu di patate di sementi sia a gamma di fungicidi offerti à i pruprietari privati in picculi imballaggi, oltre à seguità i schemi di prutezzione di a patata è l'usu di preparati fungicidi in u settore cummerciale.
In i settori di u settore privatu, ci hè un sviluppu intensivu micca solu di a testa tardi, ma ancu Alternaria. A maiò parte di i prupietarii di terreni privati ùn piglianu misure particulare per prutegge contra Alternaria, sbagliandu u sviluppu di Alternaria per u marchimentu naturale di e cime o u sviluppu di a testa tarda. Dunque, cù u sviluppu massivu di Alternaria nantu à varietà suscettibili, i terreni di a casa ponu serve da fonte d'inoculum per piantazioni cummerciale.
Meccanismi di variabilità
Processu di mutazione
Siccomu l'occorrenza di mutazioni hè un prucessu casuale chì procede cù una frequenza bassa, l'occorrenza di mutazioni in ogni locu dipende da a frequenza di mutazione di questu locu è da a dimensione di a pupulazione. Quandu si studia a frequenza di e mutazioni di e razze di P. infestans, u numeru di culunie cultivate nantu à i media nutrienti selettivi dopu u trattamentu cù mutageni chimichi o fisichi hè generalmente determinatu. Cumu si pò vede da i dati presentati in u Table 8, a frequenza di mutazione di a stessa ceppa in diversi lochi pò differisce da parechji ordini di magnitudine. L'alta frequenza di mutazioni in resistenza à u metalaxyl pò esse unu di i motivi di l'accumulazione di ceppi resistenti à questu in natura.
A frequenza di mutazioni spuntanee o indotte, calculata annantu à l'esperimenti di laburatoriu, ùn currisponde micca sempre à i prucessi accaduti in populazioni naturali, per i seguenti motivi:
1. Cù fissioni nucleari asincroni, hè impussibile stimà a frequenza di e mutazioni per una generazione nucleare. Dunque, a maiò parte di l'esperimenti furniscenu informazioni solu direttamente nantu à a frequenza di e mutazioni, senza distingue trà dui eventi mutazionali è un avvenimentu dopu à a mitosi.
2. E mutazioni à un passu di solitu riducenu l'equilibriu di u genomu, dunque, cù l'acquistu di una nova pruprietà, a forma generale di l'organisimu diminuisce. A maiò parte di e mutazioni ottenute sperimentalmente anu una aggressività ridutta è ùn sò micca registrate in populazioni naturali. Cusì, u coefficiente di correlazione trà u gradu di resistenza di mutanti di P. infestans à fungicidi fenilamidi è u ritmu di crescita in un ambiente artificiale era in media (-0,62), è a resistenza à fungicidi è aggressività nantu à e foglie di patata (-0,65) (Derevyagina et al. , 1993), chì indica a poca forma fisica di i mutanti. Mutazioni di resistenza à dimetomorfu sò state ancu accumpagnate da una forte diminuzione di a viabilità (Bagirova et al., 2001).
3. A maiò parte di e mutazioni spuntanee è indutte sò recessive è ùn si manifestanu micca fenotipicamente in esperimenti, ma custituiscenu una riserva nascosta di variabilità in populazioni naturali. E ceppi mutanti isolati in esperimenti di laboratorio portanu mutazioni dominanti o semi-dominanti (Kulish è Dyakov, 1979). Apparentemente, a diploidia nucleare spiega tentativi falliti di uttene mutanti sottu l'influenza di l'irradiazione UV chì sò virulenti nantu à varietà resistenti prima (McKee, 1969). Sicondu i calculi di l'autore, tali mutazioni ponu accade cù una frequenza di menu di 1: 500000. A transizione di mutazioni recessive à un statu omozigotu, fenotipicamente espressu pò accade per via di ricombinazione sessuale o asessuale (vede sottu). Tuttavia, ancu in stu casu, a mutazione pò esse mascherata da l'alleli dominanti di i nuclei di tipu salvaticu in u miceliu cenoticu (multinucleatu) è fenotipicamente fissata solu durante a furmazione di zoospore mononucleari.
Tabella 8. Frequenza di mutazioni di P. infestans à sustanzi chì inibiscenu a crescita sottu l'azzione di nitrosometilurea (Dolgova, Dyakov, 1986; Bagirova et al., 2001)
Cunnessione | Frequenza di mutazione |
Ossitetraciclina | 6,9 x 10-8 |
Blasticidina S | 7,2 X 10-8 |
Streptomicina | 8,3 x10-8 |
Trichothecin | 1,8 x 10-8 |
Cicloessimide | 2,1 x 10-8 |
Daaconil | <4 x 10-8 |
Dimethomorph | 6,3 x 10-7 |
Metalaxil | 6,9 x 10-6 |
E dimensioni di a pupulazione anu ancu un rolu decisivu in l'occorrenza di mutazioni spuntanee. In pupulazioni assai numerose, induve u numeru di cellule N> 1 / a, induve a hè u tassu di mutazione, a mutazione cessa d'esse un fenomenu casuale (Kvitko, 1974).
I calculi mostranu chì cù una infestazione media di un campu di patate (35 macchie per pianta), 8x1012 spore sò furmate ogni ghjornu nantu à un ettaru (Dyakov, Suprun, 1984). Apparentemente, tali pupulazioni cuntenenu tutte e mutazioni permesse da u tippu di scambiu in ogni locu. Ancu una rara mutazione, accaduta cù una frequenza di 10-9, serà acquistata da mille individui nantu à milioni chì campanu annantu à un ettaru di campu di patate. Per e mutazioni accadute cù una frequenza più alta (per esempiu, 10-6), in una tale populazione, diverse mutazioni accoppiate ponu accade ogni ghjornu (simultaneamente in dui loci), i.e. u prucessu mutazionale rimpiazzerà a ricombinazione.
Migrazzioni
Per P. infestans, sò cunnisciuti dui tippi principali di migrazione: chjude e distanze (in un campu di patate o campi vicini) sparghjendu a zoosporangia per via di i currenti d'aria o di a pioggia, è à lunghe distanze - cù piantazione di tuberi o frutti di pomodori trasportati. U primu metudu assicura l'espansione di u focu di a malatia, u secondu - a creazione di novi fochi in posti luntanu da u primariu.
A diffusione di l'infezzione cù i tuberi è i frutti di u pumadoru cuntribuisce micca solu à l'emergenza di a malatia in novi lochi, ma hè ancu a fonte principale di diversità genetica in e pupulazioni. In a regione Mosca, e patate sò cultivate, purtate da diverse regioni di Russia è di l'Europa Occidentale. I frutti di u pumadoru sò purtati da e regioni miridiunali di a Russia (regione Astrakhan, regione Krasnodar, Caucasu Nordu). I sementi di pumata, chì ponu ancu serve di fonte d'infezzione (Rubin et al., 2001), sò ancu impurtati da e regioni miridiunali di Russia, Cina, paesi europei è altri paesi.
Sicondu i calculi di E. Mayr (1974), i cambiamenti genetichi in una populazione lucale causati da mutazioni raramente superanu 10-5 per locus, mentre chì in populazioni aperte, u scambiu dovutu à u cuntrariu di u flussu di i geni hè almenu 10-3 - 10-4.
A migrazione in i tuberi infettati hè rispunsevule per l'ingressu di P. infestans in Europa, chì si sparghje in tutte e regioni di u mondu induve e patate sò cultivate; anu causatu i cambiamenti di populazione i più gravi. A testa tardi nantu à e patate apparse nantu à u territoriu di l'Imperu Russu quasi simultaneamente cù a so apparizione in Europa Occidentale.
Siccomu a malatia hè stata nutata per a prima volta in u 1846-1847 in i Stati Baltichi è solu in l'anni successivi si hè diffusa in Bielorussia è in e regioni di u norduveste di a Russia, a so origine di l'Europa occidentale hè evidente. A prima surghjente di testa tarda in u Vechju Mondu ùn hè micca cusì evidente. L'ipotesi sviluppata da Fry et al. (Fry et al., 1992; Fry, Goodwin, 1995; Goodwin et al., 1994) suggerisce chì u parassita hè ghjuntu prima da u Messicu in l'America di u Nordu, induve si hè spargugliatu in i culturi, è dopu hè statu trasportatu in Europa Occidentale. (fig. 7).
In cunsequenza di a deriva ripetuta (doppiu effettu di u "collu di bottiglia"), cloni singuli sò ghjunti in Europa, chì a prole hà causatu una pandemia in tuttu u territoriu di u Vechju Mondu induve e patate sò cultivate. Cum'è evidenza di sta ipotesi, l'autori citanu, prima, l'omnipresenza di un solu tippu di accoppiamento (A1) è, secondu, l'omogeneità di i genotipi di e razze studiate da e diverse regioni (tutti sò basati nantu à marcatori moleculari, inclusi 2 isozimi loci, mudelli di impronte digitali di DNA, è a struttura di l'ADN mitocondriale hè identica, è currisponde à u clone US-1 descrittu in i SU). Tuttavia, alcuni dati suscitanu dubbi nantu à almenu alcune di e disposizioni di l'ipotesi dichjarata. L'analisi di l'ADN mitocondriale di P. infestans isolatu da campioni di patate d'erbariu infettati durante u primu periodu epifitoticu di l'anni 40 hà mostratu chì differenu in a struttura di l'ADN mitocondriale da u clone US-1, chì, dunque, era almenu micca l'unica fonte d'infezzione in Europa (Ristaino et al, 2001).
A situazione di a testa tardi s'hè aggravata torna in l'anni 80 di u XXu seculu. I seguenti cambiamenti sò stati:
1) L'agressività media di a pupulazione hè aumentata, ciò chì hà purtatu, in particulare, à a diffusione diffusa di a forma più dannosa di a testa tarda - danni à i peccioli è i steli.
2) Ci hè statu un cambiamentu in u tempu di a testa tardi nantu à e patate - da a fine di lugliu à u principiu di lugliu è ancu à a fine di ghjugnu.
3) U tippu di accoppiamentu A2, chì prima era assente in u Vechju Mondu, hè diventatu onnipresente.
I cambiamenti sò stati preceduti da dui eventi: l'usu massivu di u novu fungicida metalaxyl (Schwinn è Staub, 1980) è l'emergenza di u Messicu cum'è esportatore mundiale di patate (Niederhauser, 1993). In cunfurmità cù questu, duie ragioni per i cambiamenti di populazione sò stati presentati - a cunversione di u tippu di accoppiamento sottu l'influenza di metalaxyl (Ko, 1994) è l'introduzione massiccia di nuove ceppe cù tuberi infetti da u Messicu (Fry è Goodwin, 1995). Ancu se l'interconversioni di i tipi di accoppiamentu sottu l'influenza di u metalaxyl sò stati ottenuti micca solu da Ko, ma ancu in travaglii fatti in u laboratoriu di l'Università di Statu di Mosca (Savenkova, Chherepennicova-Anikina, 2002), a seconda ipotesi hè preferibile. Insemi cù l'apparizione di u secondu tippu di accoppiamentu, sò stati cambiati serii in i genotipi di e razze russe di P. infestans, ancu in geni neutri (isozima è lochi RFLP), è ancu in a struttura di l'ADN mitocondriale. U cumplessu di sti cambiamenti ùn pò esse spiegatu da l'azzione di metalaxyl; piuttostu, ci hè stata una impurtanza massiva di novi ceppi da u Messicu, chì, essendu più aggressivi (Kato et al., 1997), anu spostatu e vechje ceppi (US-1), diventendu dominanti in e populazioni. U cambiamentu di a cumpusizione di e pupulazioni europee hè accadutu in pocu tempu - da 1980 à 1985 (Fry et al., 1992). Nantu à u territoriu di l'antica URSS, "novi ceppi" sò stati trovati in e cullezzione da l'Estonia in u 1985, vale à dì prima di a Polonia è di a Germania (Goodwin et al., 1994). L'ultima volta chì a "vechja ceppa US-1" in Russia hè stata isolata da una pumata infetta in a regione Mosca in u 1993 (Dolgova et al., 1997). Ancu in Francia, e ceppe "vechje" sò state trovate in piantazioni di pumate finu à u principiu di l'anni 90, vale à dì, dopu ch'elli avianu sparitu longu nantu à e patate (Leberton è Andrivon, 1998). I cambiamenti in i ceppi di P. infestans anu influenzatu parechji tratti, cumpresi quelli di grande impurtanza pratica, è anu aumentatu a nocività di a testa tarda.
Ricombinazione sessuale
Per chì a ricombinazione sessuale possa cuntribuisce à a variabilità, hè necessariu, in primu locu, a presenza di dui tippi di accoppiamenti in a populazione in un rapportu vicinu à 1: 1, è, in seconda, a presenza di variabilità iniziale di a populazione.
U raportu di i tippi di accuppiamentu varieghja assai in diverse pupulazioni è ancu in parechji anni in una populazione (tavule 9,10, 90). I mutivi di tali cambiamenti drastichi in e frequenze di i tipi di accoppiamentu in e populazioni (cume, per esempiu, in Russia o in Israele à l'iniziu di l'anni 2002 di u seculu scorsu) sò scunnisciuti, ma si crede chì questu sia dovutu à l'introduzione di cloni più competitivi (Cohen, XNUMX).
Alcuni dati indiretti indicanu u corsu di u prucessu sessuale in certi anni è in certe regioni:
1) Studii di pupulazioni di a regione Mosca anu dimustratu chì in 13 pupulazioni in cui a parte di u tippu di accoppiamentu A2 era menu di 10%, a diversità genetica totale calculata per trè loci di isozima era 0,08, è in 14 populazioni in cui a parte di A2 superava 30%, a diversità genetica era duie volte più alta (0,15) (Elansky et al., 1999). Cusì, più alta hè a probabilità di rapportu sessuale, più grande hè a diversità genetica di a pupulazione.
2) A relazione trà u rapportu di i tipi di accoppiamentu in populazioni è l'intensità di a furmazione di oospore hè stata osservata in Israele (Cohen et al., 1997) è in Olanda
(Flier et al., 2004). I nostri studii anu dimostratu chì in populazioni induve isolati cù u tippu di accoppiamento A2 rappresentavanu 62, 17, 9 è 6%, l'ospore sò state trovate in 78, 50, 30 è 15% di e foglie di patata analizate (avendu 2 o più macchie), rispettivamente.
I campioni cù 2 o più macchie eranu assai più propensi à cuntene oospore cà i campioni cù 1 spot (32 è 14% di campioni, rispettivamente) (Apryshko et al., 2004).
L'ospore era assai più cumunu in e foglie di u pianu mediu è inferiore di a pianta di patate (Mytsa et al., 2015; Elansky et al., 2016).
3) In alcune regioni, sò stati scuperti genotipi unichi, chì l'occorrenza hè assuciata à a ricombinazione sessuale. Cusì, in Polonia in 1989 è in Francia in 1990, ceppi omozigoti per u glucosiu-6-
isomerasa fosfata (GPI 90/90). Siccomu prima solu eterozigoti 10/90 sò stati scontri per 100 anni, l'omozigosità hè attribuita à a ricombinazione sessuale (Sujkowski et al., 1994). In Culumbia (USA), l'isulati cumbinendu A2 cù GPI 100/110 è A1 cù GPI 100/100 sò cumuni, ma à a fine di a stagione 1994 (16 d'Agostu è 9 di Settembre), ceppi cun genotipi ricombinanti (A1 GPI 100/110 è A2 GPI 100/100) (Miller et al., 1997).
4) In alcune populazioni da a Pulonia (Sujkowski et al., 1994) è u Caucasu Nordu (Amatkhanova et al., 2004), a distribuzione di loci di DNA di impronte digitali è loci di proteine allozimiche currisponde à a distribuzione di Hardy-Weinberg, chì indica
circa l'alta parte di u cuntributu di a ricombinazione sessuale à a variabilità di e populazioni. In altre regioni di Russia, nisuna currispundenza à a distribuzione di Hardy-Weinberg in e pupulazioni hè stata trovata, ma hè stata mustrata a presenza di u disequilibriu di u ligame, indicendu a predominanza di a ripruduzione clonale (Elansky et al., 1999).
5) A diversità genetica (GST) trà e razze cù diversi tipi di accoppiamento (A1 è A2) era inferiore à quella trà e diverse populazioni (Sujkowski et al., 1994), chì indirettamente indica incroci sessuali.
In listessu tempu, a cuntribuzione di a ricombinazione sessuale à a diversità di a pupulazione ùn pò esse assai alta. Sta cuntribuzione hè stata calculata per e pupulazioni di a regione Mosca (Elansky et al., 1999). Sicondu i calculi di Lewontin (1979) "a ricombinazione, chì pò pruduce novi varianti da dui lochi cù una frequenza chì ùn supera u pruduttu di e so eterozigosità, diventa efficace solu sì i valori di eterozigosità per i dui alleli sò dighjà alti".
Cù u raportu di i dui tippi di accoppiamenti, chì hè tipicu per a regione Mosca, uguale à 4: 1, a frequenza di ricombinazione serà 0,25. A probabilità chì e ceppi incruciate sia eterozigota per dui di i trè lochi isozigoti studiati in e pupulazioni studiate era di 0,01 (2 ceppi nantu à 177). Di conseguenza, a probabilità di l'occorrenza di eterozigoti doppi in cunseguenza di ricombinazione ùn deve supera u so pruduttu multiplicatu da a probabilità di attraversamentu (0,25x0,02x0,02) = 10-4, i.e. i recombinanti sessuali di solitu ùn cadenu micca in u campione studiatu di ceppi. Questi calculi sò stati fatti per e populazioni di a regione Mosca, chì sò caratterizate da una variabilità relativamente alta. In e pupulazioni monomorfe cum’è quelle siberiane, u prucessu sessuale, ancu s’ellu si face in populazione individuale, ùn pò micca influenzà a so diversità genetica.
Inoltre, P. infestans hè carattarizatu da frequenti disallineamenti cromusomichi in meiosi, chì porta à l'aneuploidia (Carter et al., 1999). Tali violazioni riducenu a fertilità di l'ibridi.
Ricombinazione parasessuale, cunversione di geni mitotici
In esperimenti nantu à u splicing di ceppi di P. infestans cù mutazioni in resistenza à diversi inibitori di crescita, hè stata trovata l'emergenza di misolati resistenti à i dui inibitori (Shattock è Shaw, 1975; Dyakov, Kuzovnikova, 1974; Kulish, Dyakov,
1979). E razze resistenti à dui inibitori di crescita sò nate da u risultatu di l'heterocariotizazione di u miceliu, è in questu casu si sò scinduti durante a ripruduzione da e zoospore mononucleari (Judelson, Ge Yang, 1998), o ùn si sò scinduti in i discendenti monozoospori, perchè avianu tetraploidi (postu chì l'isolati iniziali sò diploidi) nuclei (K , 1979). Diploidi eterozigoti segregati à una frequenza assai bassa à causa di aploidizzazione, non disjunzione cromosomica è attraversamentu mitoticu (Poedinok et al., 1982). A frequenza di sti prucessi puderia esse aumentata cù l'aiutu di certi effetti nantu à i diploidi eterozigoti (per esempiu, irradiazione UV di spore chì germinanu).
Ancu se a furmazione di ibridi vegetativi cù doppia resistenza si faci micca solu in vitro, ma ancu in tuberi di patata infettati da un mischju di mutanti (Kulish et al., 1978), hè piuttostu difficiule da valutà u rolu di a ricombinazione parassessuale in a generazione di novi genotipi in e populazioni. A frequenza di a furmazione di segreganti per via di aploidizazione, nondisjunzione di cromosomi è attraversamentu mitoticu senza effetti speciali hè trascurabile (menu di 10-3).
L'occorrenza di segreganti omozigoti di ceppi eterozigoti pò esse basata sia nantu à a traversata mitotica sia da a cunversione di geni mitotici, chì in P. sojae si verifica cù una frequenza di 3 x 10-2 à 5 x 10-5 per locus, secondu a ceppa (Chamnanpunt et al. , 2001).
Ancu se a frequenza di l'occorrenza di eterocarionti è diploidi eterozigoti si hè rivelata alta inaspettata (raggiunendu decine di percentuali), stu prucessu si verifica solu quandu e culture mutanti ottenute da a stessa ceppa sò splicate. Quandu si utilizanu sfarenti ceppi isolati da a natura, l'heterocariotizazione ùn accade micca (o si face cù una frequenza assai bassa) per via di a presenza di incompatibilità vegetativa (Poedinok è Dyakov, 1981; Anikina et al., 1997b; Cherepennikova-Anikina et al., 2002). Di conseguenza, u rolu di a ricombinazione parassessuale pò esse riduttu solu à a ricombinazione intraclonale in nuclei eterozigoti è a transizione di geni individuali à un statu omozigotu senza un prucessu sessuale. Stu prucessu pò esse di significazione epidemiulogica in ceppi cù mutazioni di resistenza fungicida recessive o semi-dominanti. A so transizione à un statu omozigotu per via di u prucessu parasessuale aumenterà a resistenza di u purtatore di a mutazione (Dolgova, Dyakov, 1986).
Introgressione di i geni
E spezie eterotalliche Phytophthora sò capaci di incrociarsi cù a furmazione di oospore ibride (vede Vorob'eva è Gridnev, 1983; Sansome et al., 1991; Veld et al., 1998). L'ibridu naturale di e duie spezie Phytophthora era cusì aggressivu chì hà tombu migliaia di albi in u Regnu Unitu (Brasier et al., 1999). P. infestans pò accade cù altre spezie di u genaru (P. erythroseptica, P. nicotianae, P. Cactorum, ecc.) Nantu à e piante ospiti cumuni è in u terrenu, ma ci hè poca infurmazione in a literatura nantu à a pussibilità di ibridi interspecifici. In cundizioni di laburatoriu, ibridi sò stati uttenuti trà P. infestans è P. Mirabilis (Goodwin è Fry, 1994).
Tabella 9. A proporzione di ceppi di P. infestans cù tippu di accoppiamento A2 in diversi paesi di u mondu in u periodu da 1990 à 2000 (secondu i dati di e fonti di letteratura aperta è siti www.euroblight.net, www.eucablight.org)
paese | 1990 | 1991 | 1992 | 1993 | 1994 | 1995 | 1996 | 1997 | 1998 | 1999 | 2000 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Belarus | 33 (12) | 34 (29) | |||||||||
Belgio | 15 (49 *) | 6 (66) | 20 (86) | ||||||||
Ecuador | 0 (13) | 0 (12) | 0 (19) | 0 (21) | 12 (41) | 25 (39) | 15 (75) | 22 (73) | 25 (68) | 0 (35) | |
Estonia | 8 (12) | ||||||||||
Inghilterra | 4 (26) | 3 (630) | 9 (336) | ||||||||
Finland | 0 (15) | 19 (117) | 12 (16) | 21 (447) | 6 (509) | 9 (432) | 43 (550) | ||||
France | 0 (35) | 0 (56) | 0 (83) | 0 (67) | 0 (86) | 2 (135) | 7 (156) | 6 (123) | 0 (73) | 0 (285) | 0 (135) |
Ungheria | 72 (32) | ||||||||||
Irlanda | 4 (145) | ||||||||||
Nordu. Irlanda | 10 (41) | 9 (58) | 1 (106) | 0 (185) | 0 (18) | 0 (56) | 0 (35) | 0 (26) | |||
Paesi Bassi | 7 (41) | 5 (276) | 24 (377) | 44 (353) | 23 (185) | ||||||
Norway | 25 (446) | 28 (156) | 8 (39) | 18 (257) | 38 (197) | ||||||
Peru | 0 (34, 1984-86) | 0 (287, 1997-98) | 0 (112) | 0 (66) | |||||||
Pulonia | 19 (180) | 21 (142) | 33 (256) | 26 (149) | 35 (70) | ||||||
Escocia | 25 (147) | 11 (163) | 22 (189) | 5 (22) | |||||||
Suécia | 25 (263) | 62 (258) | 49 (163) | ||||||||
Gales | 0 (16) | 7 (97) | 0 (48) | 0 (25) | |||||||
Corea | 36 (42) | 10 (130) | 15 (98) | ||||||||
China | 20 (142, 1995-98) | 0 (6) | 0 (8) | 0 (35) | |||||||
Colombia | 0 (40, 1994-2000) | ||||||||||
Uruguay | 100 (25, 1998-99) | ||||||||||
Maroccu | 60 (108, 1997-2000) | 52 (25) | 42 (40) | ||||||||
Serbia | 76 (37) | ||||||||||
Messico (Toluca) | 28 (292, 1988-89) | 50 (389, 1997-98) |
Tabella 10. A proporzione di ceppi di P. infestans cun tippu di accoppiamento A2 in diversi paesi di u mondu in u periodu da 2000 à 2011
paese | 2001 | 2002 | 2003 | 2004 | 2005 | 2006 | 2007 | 2008 | 2009 | 2010 | 2011 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Austria | 65 (83) | ||||||||||
Belarus | 42 (78) | ||||||||||
Belgio | 20 (102 *) | 4 (32) | 50 (14) | 25 (16) | 62 (13) | 54 (26) | 70 (54) | 30 (23) | 29 (35) | 62 (71) | 45 (49) |
Svizzera | 89 (19) | ||||||||||
Repubblica Ceca | 35 (31) | 54 (64) | 38 (174) | 12 (80) | |||||||
Girmania | 95 (53) | ||||||||||
Denmark | 48 (52) | ||||||||||
Ecuador | 5 (178) | 6 (108) | 9 (121) | 18 (94) | 2 (44) | 0 (66) | 5 (47) | ||||
Estonia | 54 (25) | 0 (24) | 33 (62) | 45 (140) | 25 (100) | 12 (103) | |||||
Inghilterra | 4 (47) | 10 (96) | 31 (55) | 55 (790) | 68 (862) | 70 (552) | 68 (299) | ||||
Finland | 47 (162) | 12 (218) | 42 | ||||||||
France | 0 (186) | 4 (108) | 8 (61) | 22 (103) | 33 (303) | 65 (378) | 74 (331) | 75 (125) | 75 (12) | ||
Ungheria | 48 (27) | 48 (90) | 9 | 7 | |||||||
Nordu. Irlanda | 0 (38) | 0 (58) | 0 (40) | 0 (24) | 5 (54) | 0 (18) | 27 (578) | 45 (239) | 36 (213) | 82 (60) | 10 (80) |
Paesi Bassi | 66 (24) | 93 (15) | 91 (11) | ||||||||
Norway | 39 (328) | 3 (115) | 12 (19) | ||||||||
Peru | 0 (36) | ||||||||||
Pulonia | 25 (46) | 10 (30) | 85 (20) | 38 (44) | 75 (66) | 55 (56) | 65 (35) | 72 (81) | 85 (21) | ||
Escocia | 3 (213) | 2 (474) | 24 (135) | 86 (337) | 88 (386) | 74 (172) | |||||
Suécia | 60 (277) | 39 (87) | |||||||||
Slovakia | 0 (36) | 14 (26) | 62 (26) | 0 (26) | |||||||
Gales | 25 (12) | 68 (106) | 80 (88) | 92 (143) | 75 (45) | ||||||
Corea | 46 (26) | ||||||||||
Brasile | 0 (49) | 0 (30) | |||||||||
China | 10 (30) | 0 (6) | 0 (6) | ||||||||
Vietnam | 0 (294, 2003-04) | ||||||||||
Uganda | 0 (8) |
Dinamica di a cumpusizione genotipica di e pupulazioni
Cambiamenti in a cumpusizione genotipica di e pupulazioni di P. infestans ponu accade sottu à l'influenza di a migrazione di novi cloni da altre regioni, di pratiche agricole (cambiamentu di varietà, applicazione di fungicidi), è di e cundizioni climatichi. Influenze esterne influenzanu in modo differente i cloni in diverse fasi di u ciclu di vita; dunque, e popolazioni sperimentanu ogni annu cambiamenti ciclichi in e frequenze di geni sughjetti à a selezzione, per via di un cambiamentu in u rolu predominante di a deriva è di a selezzione di i geni.
Influenza di a varietà
Novi cultivari cù geni efficaci per resistenza verticale (geni R) sò un putente fattore selettivu chì seleziona i cloni cun geni di virulenza cumplementari in populazioni di P. infestans. In assenza di resistenza inespecifica in a varietà di patate chì inibisce a crescita di a pupulazione patogena, u prucessu di rimpiazzamentu di i cloni dominanti in a populazione si faci assai prestu. Dunque, dopu a diffusione in a regione Mosca di a varietà Domodedovsky, chì hà u genu di resistenza R3, a frequenza di i cloni virulenti per questa varietà hè aumentata da 0,2 à 0,82 in un annu (Dyakov, Derevjagina, 2000).
Tuttavia, u cambiamentu di e frequenze di i geni di virulenza (patotipi) in e populazioni si verifica micca solu sottu à l'influenza di varietà di patate cultivate. Per esempiu, in Bielorussia finu à u 1977, dominanu i cloni cun geni di virulenza 1 è 4, chì hè statu causatu da a cultura di varietà di patate cù geni di resistenza R1 è R4 (Dorozhkin, Belskaya, 1979). Tuttavia, à a fine di l'anni 70 di u 2002u seculu, i cloni apparsu cù diversi geni di virulenza è e so cumbinazioni, è i geni di resistenza cumplementarii ùn sò mai stati aduprati in a ripruduzzione di patate (geni di virulenza extra) (Ivanyuk et al., XNUMX). U mutivu di l'apparizione di tali cloni, apparentemente, hè dovutu à a migrazione in Europa di materiale infettivu da u Messicu cù tuberi di patata. In casa, sti cloni si sò sviluppati micca solu nantu à e patate cultivate, ma ancu nantu à e spezie salvatiche chì portanu una varietà di geni di resistenza; dunque, a cumminazione di parechji geni di virulenza in u genomu era necessaria per a sopravvivenza in queste condizioni.
In quantu à e varietà cù resistenza inespecifica, elli, riducendu u tassu di ripruduzzione di u patogenu, ritardanu l'evoluzione di e so pupulazioni, chì, cum'è digià citatu, hè una funzione di numeru. Siccomu l'aggressività hè poligenica, i cloni chì cuntenenu un numeru più grande di geni per "aggressività" si accumulanu più prestu hè alta a pupulazione. Dunque, e razze altamente aggressive ùn sò micca un pruduttu di adattazione à varietà cultivate cù resistenza inespecifica, ma, à u cuntrariu, sò più propensi à esse rilevati in e piantazioni di varietà altamente suscettibili chì sò accumulatori di e spore di parassiti.
Cusì, in Russia, e pupulazioni più aggressive di P. Infestans sò state trovate in e zone di epifititi annuali (populazioni di e regioni Sakhalin, Leningrad è Bryansk). L'agressività di queste pupulazioni si hè rivelata più alta di quella di e messicane (Filippov et al., 2004).
Inoltre, menu oospore sò furmate in e foglie di varietà resistenti chè in quelle suscettibili (Hanson è Shattock, 1998), vale à dì, a resistenza inespecifica di a varietà riduce ancu e capacità di ricombinazione di u parassita è a pussibilità di metudi invernali alternativi.
Influenza di i fungicidi
I fungicidi riducenu micca solu u numeru di funghi fitopatogenici, cioè influenzanu e caratteristiche quantitative di e so populazioni, ma ponu ancu cambià e frequenze di genotipi individuali, i.e. influenzà a cumpusizione qualitativa di e pupulazioni. Frà l'indicatori più impurtanti di e pupulazioni chì cambianu sottu à l'influenza di i fungicidi ci sò i seguenti: cambiamenti di resistenza à i fungicidi, cambiamenti d'agressività è di virulenza, è cambiamenti in i sistemi riproduttivi.
Influenza di i fungicidi nantu à a resistenza è l'aggressività di e pupulazioni
U gradu di sta influenza hè determinatu, prima di tuttu, da u tippu di fungicida adupratu, chì pò esse condizionalmente divisu in polisite, oligosite è monosite.
U primu include a maiò parte di i fungicidi di cuntattu. A resistenza à elli (s'ella hè pussibule) hè cuntrullata da un gran numeru di geni assai dèbbuli spressivi. Queste pruprietà determinanu l'assenza di cambiamenti visibili in a resistenza di a pupulazione dopu u so trattamentu cù fungicidi (ancu se in certi esperimenti hè stata ottenuta una certa crescita di resistenza). A pupulazione fungica cunservata dopu a spruzzatura cù fungicidi in cuntattu hè custituita da dui gruppi di ceppi:
1) Ceppi cunservati in e zone di e piante chì ùn sò micca trattate cù a droga. Postu chì ùn ci hè statu nisun cuntattu cù u fungicida, l'agressività è a resistenza di sti ceppi ùn cambianu.
2) Ceppi in cuntattu cù u fungicida, chì a concentrazione à i punti di cuntattu era più bassa ch'è letale. Cum'è l'accennatu sopra, a resistenza di sta parte di a pupulazione ùn cambia ancu, per via di l'effettu dannighjante parziale di u fungicida ancu in concentrazione subletale nantu à u metabolismu di a cellula fungica, a forma fisica generale è a so cumpunente parassita, aggressività, diminuzione (Derevyagina è Dyakov, 1990).
Cusì, ancu una parte di a pupulazione chì ùn hè micca morta, esposta à u cuntattu cù u fungicida, hà una aggressività debule è ùn pò micca esse una fonte d'epifitoti. Dunque, un trattamentu attente chì riduce a frequenza di a prupurzione di a pupulazione chì ùn hè micca in cuntattu cù u fungicida hè una cundizione per u successu di e misure di prutezzione. A resistenza à i fungicidi oligositi hè cuntrullata da parechji geni additivi.
A mutazione di ogni genu porta à qualchì aumentu di resistenza, è u gradu generale di resistenza hè dovutu à l'aggiunta di tali mutazioni. Dunque, l'aumentu di a resistenza si faci gradualmente. Un esempiu di una crescita graduale di a resistenza sò e mutazioni di resistenza à u fungicida dimetomorfu, chì hè ampiamente adupratu per prutege e patate da a testa tarda. A resistenza dimetomorfa hè poligenica è additiva. Una mutazione in un passu aumenta leggermente a resistenza.
Ogni mutazione successiva diminuisce a dimensione di destinazione è, in cunsequenza, a frequenza di mutazioni successive (Bagirova et al., 2001). L'aumentu di a resistenza media di a pupulazione dopu à parechji trattamenti cù fungicida oligosite si faci gradualmente è gradualmente. U ritmu di stu prucessu hè determinatu da almenu trè fattori: a frequenza di a mutazione di i geni di resistenza, u coefficiente di resistenza (u rapportu di a dose letale di una ceppa resistente in relazione à una sensibile) è l'effettu di e mutazioni in i geni di resistenza nantu à u fitness.
A frequenza di l'occorrenza di ogni mutazione successiva hè inferiore à a precedente; dunque, u prucessu hà un caratteru di smorzamentu (Bagirova et al., 2001). Tuttavia, se i prucessi di ricombinazione (sessuale o parasessuale) si verificanu in a pupulazione, allora hè pussibule combinà diverse mutazioni di i genitori in un ceppu ibridu è accelerà u prucessu. Dunque, e pupulazioni di panmix acquistanu resistenza più veloce di e populazioni agamiche, è in l'ultime, e populazioni chì ùn anu micca barriere d'incompatibilità vegetativa più rapidamente di e populazioni separate da tali barriere. In questu sensu, a presenza di ceppi in populazioni chì differenu in i tippi di accoppiamentu accelera u prucessu di acquistà resistenza à i fungicidi oligositi.
U secondu è u terzu fattore ùn contribuiscenu micca à l'accumulazione rapida di ceppi resistenti à dimethomorph in populazioni. Ogni mutazione successiva raddoppia apprussimativamente a resistenza, chì hè insignificante, è in listessu tempu riduce sia a velocità di crescita in un ambiente artificiale sia l'aggressività (Bagirova et al., 2001; Stem, Kirk, 2004). Forse per quessa ùn ci sò praticamente nisun ceppi resistenti trà e ceppi naturali di P. infestans, ancu quelli racolti da piantazioni di patate trattate cù dimetomorfu.
Una pupulazione trattata cù un fungicida oligosite sarà dinò di dui gruppi di ceppi: quelli chì ùn sò micca stati in cuntattu cù u fungicida, è dunque ùn anu micca cambiatu i tratti iniziali (se ceppi resistenti si trovanu in questu gruppu, ùn si accumuleranu micca per via di l'agressività più alta è di a competitività di e ceppi sensibili), è ceppi in cuntattu cù cuncintrazioni subletali di u fungicida. Hè trà l'ultimi chì l'accumulazione di ceppi resistenti hè pussibile, perchè quì anu vantaghji nantu à quelli sensibili.
Dunque, quandu si usa fungicidi oligositi, ùn hè micca tantu un trattamentu approfonditu chì hè impurtante cum'è una alta concentrazione di a droga, parechje volte più alta di a dose letale, perchè cù mutagenesi graduali, a resistenza iniziale di e ceppe mutate hè bassa.
Infine, e mutazioni in resistenza à i fungicidi monositi sò assai spressive, vale à dì, una mutazione pò riportà un altu livellu di resistenza, finu à a perdita cumpleta di sensibilità. Dunque, l'aumentu di a resistenza di e pupulazioni si face assai prestu.
Un esempiu di tali fungicidi sò i fenilamidi, cumpresu u fungicida più cumunu, u metalaxyl. Mutazioni di resistenza à questu si presentanu cun una alta frequenza, è u gradu di resistenza in i mutanti hè assai elevatu - supera a tensione sensibile di un fattore di migliaia o più (Derevyagina et al., 1993). Ancu se u ritmu di crescita è l'aggressività di i mutanti resistenti diminuisce in u fondu di a morte di e ceppi suscettibili da un fungicida sistemicu, u numeru di a populazione resistente cresce rapidamente è, in parallelu, a so aggressività cresce. Dunque, dopu à parechji anni di usu di u fungicida, l'aggressività di e razze resistenti pò micca solu uguale à l'aggressività di quelle sensibili, ma ancu supera lu (Derevyagina è Dyakov, 1992).
Effettu nantu à a ricombinazione sessuale
Siccomu l'occurrenza frequente di u tippu di accoppiamento A2 in e popolazioni di P. infestans coincide cù l'usu intensivu di metalaxyl contr'à a testa tarda, hè statu suggeritu chì u metalaxyl induce una cunversione di tippu di accoppiamento. In P. parasitica, una tale cunversione sottu à l'azzione di chloroneb è metalaxyl hè stata pruvata sperimentalmente (Ko, 1994). Un passaghju unicu nantu à un mediu cun una bassa concentrazione di metalaxyl hà purtatu à l'emergenza di isolati omotallici da una ceppa di P. infestans sensibile à metalaxyl cun accoppiamento di tip A1 (Savenkova è Cherepnikova-Anikina, 2002). Durante i passaggi successivi nantu à i media cù una concentrazione più alta di metalaxyl, ùn hè statu rilevatu un solu isolatu di u tippu di accoppiamento A2, tuttavia, a maggior parte di l'isolati, quandu sò attraversati cù isolati A2, invece di oospore, formavanu brutti accumulazioni di miceliu è eranu sterili. I passaghji di una ceppa resistente avendu u tippu di accoppiamento A2 su supporti cun alta concentrazione di metalaxyl ci anu permessu di rilevà trè forme di cambiamenti di tippu di accoppiamento: 1) sterilità cumpleta quandu sò attraversati cù isolati A1 è A2; 2) omotallismu (a furmazione di oospore in una monocultura); 3) cunversione di u tippu di accoppiamentu A2 in A1. Cusì, u metalaxyl pò causà cambiamenti in i tippi di accoppiamenti in populazioni di P. infestans è, di conseguenza, l'occorrenza di ricombinazione sessuale in queste.
Influenza nantu à a ricombinazione vegetativa
Alcuni geni di resistenza à l'antibiotici anu aumentatu a frequenza di eterocariotizazione ipale è di diploidizazione nucleare (Poedinok è Dyakov, 1981). Cumu l'avemu nutatu prima, l'heterocariotizazione di l'ife durante a fusione di e diverse razze di P. infestans si face raramente per via di u fenomenu di l'incumpatibilità vegetativa in questu fungu. Tuttavia, i geni per a resistenza à alcuni antibiotici ponu avè effetti collaterali, espressi per superà l'incompatibilità vegetativa. Sta prupietà era pusseduta da u genu mutante di resistenza à a streptomicina 1S-1. A prisenza di tali mutanti in e pupulazioni campagnole di phytophthora pò fà cresce u flussu di geni trà ceppi è accelerà l'adattazione di tutta a pupulazione à e novi varietà o fungicidi.
Certi fungicidi è antibiotici ponu influenzà a frequenza di a ricombinazione mitotica, chì pò ancu alterà e frequenze genotipiche in e populazioni. U fungicida ampiamente utilizatu si lega à beta-tubulina, una proteina da a quale sò custruiti microtubuli di u citoscheletru, è perturbanu cusì i prucessi di separazione di cromusomi in l'anafase di a mitosi, aumentendu a frequenza di ricombinazione mitotica (Hastie, 1970).
U fungicida para-fluorofenilalanina, adupratu per trattà a malattia olandese in l'olmi, hà a listessa pruprietà. A para-fluorofenilalanina hà aumentatu a frequenza di ricombinazione in diploidi eterozigoti P. infestans (Poedinok et al., 1982).
Cambiamenti ciclichi in a composizione genotipica di e populazioni in u ciclu di vita di P. infestans
U ciculu classicu di sviluppu di P. infestans in a zona temperata si compone di 4 fasi.
1) Fase di crescita esponenziale di a pupulazione (fase policiclica) cù brevi generazioni. Questa fase principia di solitu in lugliu è dura 1,5-2 mesi.
2) A fase di piantà a crescita di a pupulazione per via di una forte diminuzione di a proporzione di tessuti micca influenzati o di l'iniziu di e condizioni meteorologiche sfavorevoli. Questa fase in e splutazioni chì realizanu a rimozione di e foglie prima di a racolta cade fora di u ciclu annuale.
3) A fasa di l'invernamentu in i tuberi, accumpagnata da una diminuzione significativa di a dimensione di a pupulazione per l'infezzione accidentale di i tuberi, u lentu sviluppu di l'infezione in elli, l'assenza di reinfezzione di i tuberi, a putrefazione è l'abattimentu di i tuberi affettati in cundizioni normali di conservazione.
4) A fase di sviluppu lentu in terra è nantu à e piantine (fase monociclica), in cui a durata di a generazione pò ghjunghje à un mese o più (fine di maghju - principiu di lugliu). Di solitu in questu mumentu, e foglie malate sò difficiule da rilevà, ancu cù osservazioni speciali.
Fase di crescita esponenziale di a populazione (fase policiclica)
Numerose osservazioni (Pshedetskaya, Kozubova, 1969; Borisenok, 1969; Osh, 1969; Dyakov, Suprun, 1984; Rybakova, Dyakov, 1990) mostranu chì à l'iniziu di l'epifitoti, predominanu i cloni pocu virulenti è pocu aggressivi, chì sò successivamente rimpiazzati da quelli più virulenti è aggressivi. u ritmu di crescita di l'aggressività di a pupulazione hè u più altu, menu hè resistente a varietà di a pianta ospitante.
Quandu a pupulazione cresce, a cuncintrazione di i dui geni selettivamente impurtanti introdutti in varietà cummerciale (R1-R4) è selettivamente neutrali (R5-R11) aumenta. Dunque, in e pupulazioni vicinu à Mosca in u 1993, a virulenza media da a fine di lugliu à a mità di aostu hè aumentata da 8,2 à 9,4, è u più grande aumentu hè statu osservatu per u genu di virulenza selettivamente neutru R5 (da 31 à 86% di cloni virulenti) (Smirnov, 1996 ).
Una diminuzione di u ritmu di crescita di una pupulazione hè accumpagnata da una diminuzione di l'attività parassita di a pupulazione. Dunque, in anni depressivi, sia u numeru tutale di razze sia a proporzione di razze altamente virulenti sò inferiori à quelli in epifitoti (Borisenok, 1969). Se à l'altitudine di e condizioni meteorologiche epifitotiche cambianu in sfavorevoli per a testa tarda è l'infestazione di patate diminuisce, diminuisce ancu a concentrazione di cloni altamente virulenti è aggressivi (Rybakova et al., 1987).
L'aumentu di e frequenze di geni chì influenzanu a virulenza è l'aggressività di a pupulazione pò esse da a selezzione di cloni più virulenti è aggressivi in a populazione mista. Per dimustrà a selezzione, hè statu sviluppatu un metudu per l'analisi di mutazioni neutri, chì hè statu adupratu cù successu in populazioni di chemostat di lievito (Adams et al., 1985) è Fusarium graminearum (Wiebe et al., 1995).
A frequenza di i mutanti resistenti à a blasticidina S in a pupulazione campagnola di P. infestans hè diminuita in parallelu cù a crescita di l'aggressività di a pupulazione, chì indica un cambiamentu in i cloni dominanti durante a crescita di a pupulazione (Rybakova et al., 1987).
Fase invernale in tuberi
Durante l'invernamentu in i tuberi di patate, a virulenza è l'aggressività di e razze di P. infestans diminuiscenu, è a diminuzione di a virulenza si faci più pianu chì l'aggressività (Rybakova è Dyakov, 1990). Apparentemente, in cundizioni favurevuli à a rapida crescita di a pupulazione (selezzione r), i geni di virulenza "extra" è alta aggressività sò utili, dunque u sviluppu di l'epifitoti hè accumpagnatu da a selezzione di i cloni i più virulenti è aggressivi. In cundizioni di saturazione di l'ambiente, quandu micca u ritmu di ripruduzzione, ma a persistenza di l'esistenza in cundizioni sfavurevuli (selezzione K) ghjoca un rolu impurtante, i geni "extra" di virulenza è aggressività riducenu a forma fisica, è i cloni cù questi geni sò i primi à spegne, per chì l'agressività media è a virulenza di a pupulazione hè in cascata.
Fase di vegetazione in terra
Questa fase hè a più misteriosa di u ciclu di vita (Andrivon, 1995). A so esistenza hè postulata puramente speculativamente - per via di a mancanza di informazioni nantu à ciò chì accade à u patogenu per un longu periodu (à volte più di un mese) - da l'emergenza di piantine di patate à l'apparizione di i primi punti di a malattia nantu à elli. Basatu nantu à l'osservazioni è l'esperimenti, u cumpurtamentu di u fungu in questu periodu di vita hè statu ricustruitu (Hirst è Stedman, 1960; Boguslavskaya, Filippov, 1976).
A sporulazione di u fungu pò formassi nantu à i tuberi infettati in a terra. E spore resultanti germinate cù ife, chì ponu vegetà per un bellu pezzu in terra. E spore primarie (furmate nantu à i tuberi) è secondarie (nantu à u miceliu in u terrenu) si elevanu à a superficia di u terrenu da i currenti capillari, ma acquistanu a capacità di infettà e patate solu dopu chì e so foglie inferiori discendinu è entrinu in cuntattu cù a superficia di u terrenu. Tali foglie (vale à dì, i primi lochi di a malatia si trovanu annantu à elli) ùn si formanu micca subitu, ma dopu à una crescita è sviluppu prolungati di e cime di patate.
Cusì, in u ciculu di vita di P. infestans, a fase di vegetazione saprotrofica pò esiste ancu. Se in a fase parasitaria di u ciclu di vita l'aggressività hè u cumpunente più impurtante di u fitness, allora in a fase saprotrofica a selezzione hà per scopu di riduce e proprietà parasitarie, cum'è sperimentalmente dimustratu per alcuni funghi fitopatogenici (vede Carson, 1993). Dunque, in questa fase di u ciclu, e pruprietà aggressive devenu esse perse più intensamente. Ma finora ùn sò stati fatti esperimenti diretti per cunfirmà e supposizioni sopra.
I cambiamenti stagionali affettanu micca solu e pruprietà patogene di P. infestans, ma dinò a resistenza à i fungicidi, chì cresce in a fase policiclica (durante l'epifitotie), è diminuisce durante a conservazione invernale (Derevyagina et al., 1991; Kadish è Cohen, 1992). Una calata particularmente intensa di resistenza à u metalaxyl hè stata osservata in u periodu trà a piantazione di i tuberi affetti è l'apparizione di i primi punti di a malattia in u campu.
Specializazione intraspecifica è a so evoluzione
P. infestans provoca epidemie in dui culturi impurtanti cummercialmente, patate è pumate. L'epifitotie nantu à e patate cumincianu subitu dopu chì u fungu sia entratu in nuove zone. A scunfitta di u pumadoru hè stata nutata ancu pocu dopu l'apparizione di l'infezzione nantu à e patate, ma l'epifitotie nantu à u pumadoru sò state nutate solu centu anni dopu - à a mità di u XNUMXu seculu. Eccu ciò chì Hallegli è Niederhauser scrivenu nantu à a scunfitta di i pumati in i SUA
(1962): «Dapoi circa 100 anni dopu à l'epifitotipi severi di u 1845, pochi o guasi nisun tentativu hè statu fattu per ottene varietà resistenti di pumata. Benchì a testa tardi sia stata registrata per a prima volta nantu à i pumati dapoi u 1848, ùn hè micca diventata l'ughjettu di una seria attenzione di i criatori nantu à sta pianta finu à un forte scoppiu di a malattia in 1946. Nantu à u territoriu di a Russia, a tomba tarda hè stata registrata in u XIX seculu. «Per un bellu pezzu, i circadori ùn anu micca attentatu à sta malatia, postu chì ùn hà micca causatu danni ecunomichi significativi. Ma in l'anni 60 è 70. L'epifitotie di u XXu seculu di a testa tardi nantu à u pumadoru sò ancu osservati in l'Unione Soviètica, principalmente in a regione di u Volga Inferiore, in Ucraina, in u Caucasu di u Nordu, in Moldova ... "(Balashova, 1979).
Da tandu, a macchia di u pumadoru da a testa tarda hè diventata annuale, si sparghje in tuttu u territoriu di a cultura industriale è casera è provoca enormi danni ecunomichi à sta cultura. Chì hè accadutu? Perchè a prima apparizione di u parassitu nantu à e patate è a lesione epifitotica di sta cultura sò accadute guasi simultaneamente, è perchè ci hè vulsutu un seculu per chì l'epifitoticu apparisca nantu à u pumadoru? Queste differenze supportanu un messicanu piuttostu chì una fonte d'infezione sudamericana. Se e spezie Phytophthora infestans si sò furmate cum'è parassita di e spezie messicane di u tuberu di u genaru Solanum, allora si capisce perchè e patate cultivate appartenenti à a listessa sezione di u genere cum'è e spezie messicane sò state cusì fortemente influenzate, ma a causa di l'assenza di coevoluzione cù u parassita, chì ùn hà micca sviluppatu meccanismi di resistenza specifica è inespecifica.
U pumadoru appartene à una seccione differente di u genaru, u tippu di u so scambiu presenta differenze significative da e spezie tuberose, dunque, malgradu u fattu chì a pumata ùn sia fora di a specializazione alimentaria di P. infestans, l'intensità di a so scunfitta era insufficiente per grave perdite ecunomiche.
L'emergenza di epifiti nantu à u pumadoru hè duvuta à serii cambiamenti genetichi in u parasite, chì anu aumentatu a so adattabilità (patogenicità) quandu hè parasitatu. Credemu chì a nova forma specializata per parasitizà a pumata hè a razza T1 descritta da M. Gallegly, chì affetta varietà di pumata cherry (Red Cherry, Ottawa), resistente à a razza T0 diffusa nantu à e patate (Gallegly, 1952). Apparentemente, una mutazione (o una seria di mutazioni) chì hà trasformatu a corsa T0 in a corsa T1 è hà purtatu à l'apparizione di cloni altamente adattati à a scunfitta di u pumadoru. Cum'è spessu accade, una crescita di patogenicità per un ospitante hè stata accumpagnata da a so diminuzione per l'altru, vale à dì, una specializazione iniziale, ancu micca cumpleta intraspecifica hè nata - per patate (razza T0) è per pomodori (razza T1).
Chì ci hè a prova di sta supposizione?
- Occurrenza nantu à e patate è i pumati. Nant'à e foglie di pumate, a razza T1 predomina, mentre chì nantu à e foglie di patate hè rara. Sicondu S.F. Bagirova è T.A. Oreshonkova (inedita) in a regione Mosca in u 1991-1992, l'occurrence di a razza T1 in piantazioni di patate era 0%, è in piantazioni di pomodori - 100%; in u 1993-1995 - 33% è 90%, rispettivamente; in 2001 - 0% è 67%. Dati simili sò stati ottenuti in Israele (Cohen, 2002). Esperimenti cù l'infezzione di tuberi di patate cù isolati di a razza T1 è un mischju di isolati T0 è T1 mostranu chì l'isolati di a razza T1 sò pocu cunservati in i tuberi è sò rimpiazzati da isolati di a razza T0 (Dyakov et al., 1975; Rybakova, 1988).
2) Dinamica di a razza T1 in piantazioni di pumate. L'infezzione primaria di e foglie di u pumadoru hè realizata da isolati di a razza T0, chì dominanu in l'analisi di l'infezzione in i primi lochi furmati nantu à e foglie. Questu cunferma u schema generalmente accettatu di a migrazione di i parassiti: A massa principale di l'infezzione da e patate hè cumposta da a razza T0, tuttavia, un picculu numeru di cloni T1 cunservati in patate, una volta nantu à u pumadoru, spiazzanu a razza T0 è si accumulanu versu a fine di u periodu epifitoticu. Hè ancu pussibule chì ci sia una fonte alternativa d'infezzione di foglie di pomodori cù a razza T1, micca putente quant'è i tuberi è e foglie di patate, ma custante. Dunque, sta fonte hà un effettu debule nantu à a struttura genetica di a pupulazione chì infetta u pumadoru, ma successivamente determina l'accumulazione di a razza T1 (Rybakova, 1988; Dyakov et al., 1994).
3) Aggressività à e patate è i pumati. L'infezzione artificiale di u pumadoru è di e foglie di patate cù isolati di e razze T0 è T1 hà dimustratu chì i primi sò più aggressivi per e patate chè per u pumadoru, è l'ultimi sò più aggressivi per u pumadoru chè per a patata. Queste differenze si manifestanu in u spostamentu di l'isulati di una razza micca "propria" da una populazione mista durante i passaggi nantu à e foglie in una serra (Dyakov et al., 1975) è in i terreni di campu (Leberton et al., 1999); differenze in u caricu infettivu minimu, periodu di latenza, dimensione di macchie infettive è produzzione di spore (Rybakova, 1988; Dyakov et al., 1994; Legard et al., 1995; Forbes et al., 1997; Oyarzun et al., 1998; Leberton et. al., 1999; Vega-Sanchez et al., 2000; Knapova, Gisi, 2002; Sussuna et al., 2004).
L'agressività di l'isulati di a razza T1 à i cultivari di pumati mancanti di geni di resistenza hè cusì alta chì sti isolati spuranu nantu à e foglie cum'è nantu à un mezu nutritivu senza necrotizà u tessutu infettatu (Dyakov et al., 1975; Vega-Sanchez et al., 2000).
4) Virulenza per e patate è i pumati. A razza T1 affetta e varietà di pumate cherry cù u genu di resistenza Ph1, mentre chì a razza T0 ùn hè micca capace di infettà queste varietà, i.e. hà una virulenza più stretta. In relazione à i differenziatori
I geni R di patate sò inversamente parenti, vale à dì i ceppi isolati da e foglie di u pumadoru sò menu virulenti ch'è i ceppi di "patata" (Tabella 11).
5) Marcatori neutri. L'analisi di marcatori neutri in pupulazioni di P. infestans parasitizing nantu à e patate è i pumati testimunieghja dinò di a selezzione intraspecifica multidirezionale. In e pupulazioni brasiliane di P. infestans, l'isulati di foglie di tomate appartenenu à a linea clonale US-1, è quelli di foglie di patata appartenenu à a linea BR-1 (Suassuna et al., 2004). In Florida (USA), dapoi u 1994, u clone US-90 hà cuminciatu à duminà nantu à e patate (cù una presenza di più di 8%), è i cloni US-11 è US-17 nantu à u pumadoru, è l'isulati di l'ultimi sò più aggressivi per u pumadoru cà per a patata (Weingartner , Tombolato, 2004). Differenze significative in frequenze di genotipu (impronte digitali di DNA) in isolati di patate è di pomodori sò stati stabiliti per e razze 1200 P. infestans raccolte in i Stati Uniti da u 1989 à u 1995 (Deahl et al., 1995).
Aduprendu u metudu AFLP hà permessu di separà 74 ceppi raccolti da foglie di patate è di pomodori in u 1996-1997. in Francia è in Svizzera, in 7 gruppi. I ceppi di patate è di pumata ùn differianu chjaramente, ma e ceppe di "patata" eranu geneticamente più diverse di quelle di "tomate". I primi sò stati trovati in tutti i sette gruppi, è l'ultimi, solu in quattru, chì indica un genomu più specializatu di u secondu (Knapova è Gisi, 2002).
6) Meccanismi di isolamentu. Se e pupulazioni di u parassitu nantu à duie spezie vegetali ospitanti evolucionanu versu u restringimentu di a specializazione versu u so "propiu" ospitante, allora sorgenu vari meccanismi pre è postmeiotici chì impediscenu scambii genetichi di l'interpupulazione (Dyakov è Lekomtseva, 1984).
Parechji studii anu investigatu l'effettu di a surghjente di ceppi parenti annantu à l'efficienza di l'ibridazione. Quandu e ceppe isolate da diverse spezie di u genere Solanum sò state attraversate in Ecuador (Oliva et al., 2002), hè statu trovu chì e ceppe cù u tippu di accoppiamento A2 da solanacee selvatiche (linea clonale EC-2) attraversavanu u peghju cù e ceppi di tomate (linea EC -3), è più efficace attraversatu cù a ceppa di patate (EC-1).
Tutti l'ibridi sò stati trovati micca patogeni. L'autori credenu chì a bassa percentuale di ibridazione è a riduzione di patogenicità in ibridi sò dovute à meccanismi postmeiotici di isolamentu riproduttivu di e populazioni.
In l'esperimenti di Bagirova et al. (1998), un gran numeru di ceppi di patate è di pomodori sò stati attraversati cù e pruprietà di e razze T0 è T1. I più fertili eranu cruci di ceppi T1xT1 isolati da u pumadoru (36 oospore in u campu di vista microscopicu, 44% di germinazione di oospore), i menu efficaci eranu cruci di razze T0xT1 isolate da host diversi (un numeru bassu di oospore in via di sviluppu è germinate, una alta proporzione di oospore abortive è sottosviluppate) ... L'efficienza di i cruci trà l'isulati di a razza T0 isolata da e patate era intermedia. Siccomu u corpu principale di e razze di a razza T0 affetta e patate, hà una fonte affidabile di invernamentu - tuberi di patate, in cunsequenza chì l'importanza di l'ospore cume unità infettive invernali per e populazioni di patate hè bassa. A "forma di u pumadoru" adattata hè capace d'inguernà nantu à u pumadoru in forma d'ospore (vede quì sottu) è cunserva dunque una più alta produttività di u prucessu sessuale. Per via di a so alta fertilità, T1 acquista un putenziale indipendente per l'infezzione primaria in u pumadoru. I risultati ottenuti da Knapova et al. (Knapova et al., 2002) ponu esse interpretati di listessa manera. E croce di ceppi isolati da patate cù ceppi da tomate anu datu u più altu numeru di oospore - 13,8 per sq.mm. mediu (cù una diffusione di 5-19) è una percentuale intermedia di germinazione di oospore (6,3 cù una diffusione di 0-24). E traversate di ceppi isolati da u pumadoru anu datu a percentuale più bassa d'ospore (7,6 cù una diffusione di 4-12) cù a percentuale più alta di a so germinazione (10,8). I cruci trà e ceppi isolati da patate anu datu un numeru intermediu di oospore (8,6 cun una grande dispersione di dati - 0-30) è a percentuale più bassa di germinazione di oospore (2,7). Cusì, i ceppi di patate sò menu fertili di quelli di u pumadoru, ma e cruci di l'interpupulazione ùn anu datu risultati peggiori di quelli di intrapopulazione. Hè pussibule chì e differenze cù i dati sopra riportati da Bagirova et al. sò spiegati da u fattu chì i circadori russi anu travagliatu cù ceppi isolati à l'iniziu di l'anni 90 di u 90u seculu, è circadori svizzeri - cù ceppi isolati à a fine di l'anni XNUMX.
A basa per a fertilità bassa pò esse l'heteroploidia di e ceppi. Se in populazioni messicane, induve u prucessu sessuale è l'infezzione primaria cù progenie oospore sò regulare, a maiò parte di e ceppi studiate di P. Infestans sò diploidi, allora in i paesi di u Vechju Mondu si osserva polimorfisimu intrapopulativu di ploidia (ceppi di-, tri- è tetraploidi, è ancu ceppi eterocarioti cù nuclei eteroploidi) , è ceppi avendu sfarenti tippi di accoppiamenti, cioè reciprocamente fertili, differenu in a ploidia nucleare (Therrien et al., 1989, 1990; Whittaker et al., 1992; Ritch, Daggett, 1995). A diversità di nuclei in antheridia è oogonia pò esse u mutivu di una fertilità bassa.
In quantu à i scambii nucleari trà ife durante l'anastomosi, questu hè impeditu da l'incompatibilità vegetativa, chì divide e populazioni asessuate in parechji cloni geneticamente isolati (Poedinok è Dyakov, 1987; Gorbunova et al., 1989; Anikina et al., 1997b).
7) Cunvergenza di e pupulazioni. I dati sopratuttu indicanu chì l'ibridazione trà e razze "patata" è "tomate" di P. infestans hè pussibule. A reinfezzione reciproca di diversi hosti hè ancu pussibule, ancu cù aggressività ridutta.
Un studiu di marcatori di pupulazione in isolati da i campi adiacenti di patate è di tomate in u 1993 hà mostratu chì circa un quartu di l'isolati isolati da e foglie di tomate sò stati trasferiti da un campu di patate vicinu (Dolgova et al., 1997). Teoricamente, si puderia suppone chì a divergenza di pupulazioni nantu à dui ospiti aumenterà è porti à l'emergenza di forme intraspecifiche specializate (f.sp. patata è f.sp. pomodoro), soprattuttu da quandu l'ospore pò persiste in residui vegetali (Drenth et al., 1995 ; Bagirova, Dyakov, 1998) è semi di tomate (Rubin et al., 2001). Di conseguenza, i pumati anu attualmente una fonte di rigenerazione di primavera indipendente da i tuberi di patata.
Tuttavia, tuttu hè accadutu diversamente. L'inguernu cù l'ospore hà permessu à u parasite di evità u stadiu u più strettu di u so ciclu di vita - u stadiu monociclicu di a vegetazione in u terrenu, durante u quali diminuiscenu e proprietà parassite, chì sò gradualmente ristabilite in a fase policiclica in estate.
Tabella 11. Frequenze di geni di virulenza à varietà differenziatriche di patate in ceppi di P. infestans
paese | Annu | Numaru mediu di geni di virulenza in ceppi | auturi | |
da e patate | da u pumadoru | |||
France | 1995 | 4.4 | 3.3 | Leberton et al., 1999 |
1996 | 4.8 | 3.6 | Leberton, Andrivon, 1998 | |
Francia, Svizzera | 1996-97 | 6.8 | 2.9 | Knapova, Gisi, 2002 |
Stati Uniti d'America | 1989-94 | 5 | 4.8 | Goodwin et al., 1995 |
USA, Zap. Washington | 1996 | 4.6 | 5 | Dorrance et al., 1999 |
1997 | 6.3 | 3.5 | " | |
Ecuador | 1993-95 | 7.1 | 1.3 | Oyarzun et al., 1998 |
Israel | 1998 | 7 | 4.8 | Cohen, 2002 |
1999 | 6 | 5.7 | " | |
2000 | 6.7 | 6.1 | " | |
Russia, Mosk. regione | 1993 | 8.9 | 6.7 | Smirnov, 1996 |
Russia, diverse regioni | 1995 | 9.4 | 8 | Kozlovskaya è altri. |
1997 | 9.2 | 9.2 | " | |
2000 | 8.7 | 4.8 | " |
E zoosporangie primarie è e zoospore, chì germinanu l'ospore, anu un altu gradu di attività parasitica, soprattuttu sì l'ospore sò state formate partenogeneticamente sottu l'influenza di feromoni di una ceppa cù u tipu oppostu di accoppiamento. Dunque, u materiale infettivu nantu à e piantine di pomodori cultivatu da sementi infettate da oospore hè altamente patogenu sia per u pomodoro sia per a patata.
Questi cambiamenti anu purtatu à un'altra ristrutturazione di a populazione, espressa in i seguenti cambiamenti impurtanti da un puntu di vista epidemiologicu:
- E piantine di tomate infettate sò diventate una fonte impurtante di infezioni primarie di patate (Filippov, Ivanyuk, messaghji persunali).
- L'epifitotie nantu à e patate anu cuminciatu à esse osservate già da ghjugnu, circa un mese prima di solitu.
- In i piantazioni di patate, a percentuale di a razza T1 hè cresciuta, chì si truvava prima quì in una quantità insignificante (Ulanova et al., 2003).
- E razze isolate da e foglie di pomodori ùn differiscenu più da e razze di patate in virulenza nantu à i differenziatori di patate di geni di virulenza è cumincianu à superà e razze di "patata" in aggressività micca solu nantu à u pumadoru, ma ancu nantu à e patate (Lavrova et al., 2003; Ulanova et al. , 2003).
Cusì, invece di divergenza, ci hè stata una cunvergenza di pupulazioni, l'emergenza di una sola populazione nantu à duie piante ospiti cù alta virulenza è aggressività à e duie spezie.
cunchiusioni
Dunque, malgradu più di 150 anni di studiu intensivu di P. infestans, in biologia, cumpresa a biologia di a pupulazione di questu agente causativu di e malatie più impurtanti di e piante solanacee cultivate, ferma assai scunnisciutu. Ùn hè micca chjaru cumu u passaghju di e tappe individuali di u ciclu di vita affetta a struttura di e populazioni, quali sò i meccanismi genetichi di a variabilità canalizzata di aggressività è virulenza, quale hè u rapportu di i sistemi riproduttivi è di riproduzione clonali in populazioni naturali, cumu hè incompatibile a vegetatività, quale hè u rolu di patate è di pumati in l'infezione primaria di sti culturi è in chì hè u so effettu nantu à a struttura di pupulazione di u parasite. Finu à avà, questioni pratiche cusì impurtanti cume i meccanismi genetichi per cambià l'aggressività di u parassita o l'erosione di a resistenza nespecifica di a patata ùn sò micca state risolte. Cù l'approfondimentu è l'espansione di a ricerca nantu à a patata tarda, u parassita pone novi sfide à i circadori. Tuttavia, u miglioramentu di e capacità sperimentali, l'emergenza di novi approcci metodologichi per a manipulazione cù geni è proteine ci permettenu di sperà per una soluzione riesciuta di e dumande poste.
L'articulu hè statu publicatu in a rivista "Protezzione di a Patata" (N ° 3, 2017)