ს.ნ. ელანსკი, ლ.იუ კოკაევა, ნ.ვ. Statsyuk, Yu.T. დიაკოვი
შესავალი
Oomycete Phytophthora infestans (მონტ.) დე ბარი, გვიანი ავადმყოფობის გამომწვევი აგენტი, კარტოფილისა და პომიდვრის ეკონომიკურად ყველაზე მნიშვნელოვანი დაავადება, საუკუნე ნახევარზე მეტია მიიპყრო სხვადასხვა ქვეყნის მკვლევარების დიდი ყურადღება. XIX საუკუნის შუა პერიოდში ევროპაში მოულოდნელად გამოჩნდა, მან კარტოფილის ეპიდემია გამოიწვია, რომელიც მრავალი თაობის მეხსიერებაში დარჩა.
აქამდე მას ხშირად "ირლანდიის შიმშილის სოკოს" უწოდებენ. პირველი ეპიდემიიდან თითქმის ასი წლის შემდეგ აღმოაჩინეს ველური მექსიკური კარტოფილის სახეობა, რომელიც გამძლეა გვიან დაავადებაზე, შემუშავდა კულტივირებულ კარტოფილზე მათი გადაკვეთის მეთოდები (Muller, 1935) და მიიღეს პირველი გვიანი ცუდად მდგრადი ჯიშები (პუშკარევი, 1937). ამასთან, მათი კომერციული კულტივირების დაწყებიდან მალევე დაგროვდა გვიანი პათოგენის რასები, რომლებიც მავნე რეზისტენტული ჯიშების მიმართ ვირუსული იყო. ველური მექსიკური კარტოფილის ჯიშებში ახალი რეზისტენტობის გენების დანერგვამ სწრაფად დაკარგა ეფექტურობა.
მონოგენური (ვერტიკალური) წინააღმდეგობის გამოყენების გაუმართაობამ სელექციონერებს აიძულა დაეძებნათ არასპეციფიური პოლიგენური (ჰორიზონტალური) რეზისტენტობის გამოყენების უფრო რთული გზები. ბოლო წლებში პარაზიტის ინდივიდუალურ პოპულაციებში უაღრესად აგრესიულმა გონებამ დაიწყო დაგროვება, რაც იწვევს არასპეციფიკური წინააღმდეგობის ეროზიასაც კი. ფუნგიციდების მიმართ რეზისტენტული შტამების გაჩენამ პრობლემები გამოიწვია კარტოფილის დამცავი ქიმიკატების გამოყენებაში.
ქიმიური შემადგენლობის, ულტრასტრუქტურისა და მეტაბოლიზმის მხრივ ოომიცეტებსა და სოკოებს შორის მნიშვნელოვანი განსხვავების გამო, ფუნგიციდები, განსაკუთრებით სისტემური, რომლებიც გამოიყენება მცენარეთა მრავალი სოკოვანი დაავადებისგან დასაცავად, არაეფექტურია ოომიცეტებისგან.
ამიტომ, გვიანი ცერცვისგან ქიმიური დაცვის დროს გამოყენებულ იქნა მრავალჯერადი (სეზონზე 12-ჯერ ან მეტი) შესხურება მოქმედების ფართო სპექტრის კონტაქტურ პრეპარატებთან. რევოლუციური ნაბიჯი იყო ფენილამიდების გამოყენება, რომლებიც ტოქსიკურია ოომიცეტებისთვის და სისტემურად ვრცელდება მცენარეებში. ამასთან, მათმა ფართო გამოყენებამ სწრაფად გამოიწვია სოკოვან პოპულაციებში რეზისტენტული შტამების დაგროვება (Davidse et al., 1981), რამაც მნიშვნელოვნად გაართულა მცენარეთა დაცვა. P. infestans პრაქტიკულად ზომიერი ზონის ერთადერთი პარაზიტია, რომლის ზიანიც განადგურდება ორგანულ მეურნეობაში დაცვის ქიმიური საშუალებების გამოყენების გარეშე (Van Bruggen, 1995).
ზემოხსენებული განმარტავს სხვადასხვა ქვეყნის მკვლევარების უზარმაზარ ყურადღებას P. infestans- ის პოპულაციების შესწავლას, მათი სიმრავლისა და გენეტიკური შემადგენლობის დინამიკას, ასევე ცვალებადობის გენეტიკურ მექანიზმებს.
R. INFESTANS– ის სასიცოცხლო ციკლი
Oomycete Phytophthora infestans ავითარებს უჯრედუჯრედულ მიცელიუმს, რომელსაც აქვს კარტოფილის ფოთლების შიგნით ჰაუსტორია. იკვებება ფოთლის ქსოვილებით, ეს იწვევს მუქი ლაქების წარმოქმნას, რომლებიც სველ ამინდში შავი ხდება და ლპება. ძლიერი დამარცხებით, მთელი ფოთოლი კვდება. კვების პერიოდის შემდეგ წარმოიქმნება გამონაყარი მიცელიუმზე - სპორანგიოფორებზე - რომლებიც გარედან იზრდება სტომატების საშუალებით. სველ ამინდში ისინი ქმნიან თეთრ ყვავილს ფოთლების ქვედა მხრიდან მდებარე ლაქების გარშემო. სპორანგიოფორების ბოლოებში წარმოიქმნება ლიმონის ფორმის ზოოსპორანგია, რომლებიც წყდება და წვიმის შესხურებით ხორციელდება (ნახ. 1). წყლის წვეთებში მოხვედრა კარტოფილის ფოთლის ზედაპირზე, სპორაზინგი ბადებს 6-8 ზოოსპორით, რომლებიც მოძრაობის პერიოდის შემდეგ მრგვალდება, იფარება გარსით და ხრწნავს მილის წყალს. ყლორტი სტომატოზებით აღწევს ფოთლის ქსოვილში. გარკვეულ პირობებში, სპონორგია შეიძლება გაიზარდოს ზრდის მილში პირდაპირ ფოთლის ქსოვილში. ხელსაყრელ პირობებში, ინფექციიდან ახალი სპორულაციის ჩამოყალიბებამდე დრო მხოლოდ 3-4 დღეა.
მიწაზე მოხვედრისა და ნიადაგის გაფილტვრის შემდეგ, სპოგრანგიას ტუბერების დაინფიცირება შეუძლია. ძლიერ დაზარალებული ტუბერები ინახება შენახვის დროს; სუსტად დაზარალებულებში ინფექცია შეიძლება გაგრძელდეს შემდეგ სეზონამდე. გარდა ამისა, გვიანი ავადობის გამომწვევი აგენტი შეიძლება შენარჩუნდეს ზამთარში ოოსპორების (სქელკედლიანი დასასვენებელი სქესობრივი სპორები) სახით მცენარეთა ნარჩენებზე და პომიდვრის თესლებზე. ოოსპორა იქმნება მცენარეთა ცოცხალ ორგანოებზე, როდესაც სხვადასხვა სახის შეჯვარების შტამები ჭარბ ტენიანობას ხვდება. გაზაფხულზე ხდება უსქესო სპორულაცია დარგულ დაინფიცირებულ ტუბერებზე და მცენარეთა ნარჩენებზე ოოსპორებით; ზოოსპორები შედიან ნიადაგში და იწვევს მცენარეთა ქვედა ფოთლების ინფექციას. ზოგიერთ შემთხვევაში, მიცელიუმი შეიძლება გაიზარდოს ინფიცირებული ტუბერიდან მცენარის მწვანე ნაწილის გასწვრივ და ჩვეულებრივ გამოჩნდეს ღეროს ზედა ნაწილში.
მნიშვნელოვანი განსხვავება ოომიცეტებსა და სოკოებს შორის მდგომარეობს იმაში, რომ დიპლოფაზა ჭარბობს მათ სასიცოცხლო ციკლში სქემატური მეიოზის დროს და ზიგოტების (ოოსპორები) აღმოცენება ბირთვული განშრევების გარეშე. როგორც ჩანს, ეს თვისება, პლუს დიპოლარული ჰეტეროტალიზმი, რომელიც ცვლის ბისექსუალობას, საშუალებას მოგვცემს ოომიცეტებისთვის გამოიყენოთ უფრო მაღალი ევკარიოტების პოპულაციების შესწავლისთვის შემუშავებული მიდგომები (პანმიქსიის ანალიზი და პოპულაციების ქვედანაყოფი, შიდა და მოსახლეობის გენის ნაკადები და ა.შ.). ამასთან, სამი ფაქტორი არ იძლევა ამ მიდგომების სრულად გადატანის საშუალებას P. infestans- ის პოპულაციების შესწავლისას.
1. ჰიბრიდულ ოოსპორებთან ერთად პოპულაციებში იქმნება თვითნაყოფიერი და პარტენენოგენეტიკური ოოსპორა (Fife and Shaw, 1992; Anikina et al., 1997a; Savenkova, Cherepnikoba-Anirina, 2002; Smirnov, 2003) და მათი ფორმირების სიხშირე შეიძლება იყოს საკმარისი გავლენისთვის ტესტის შედეგებზე.
2. P. infestans– ში სექსუალური პროცესი უმნიშვნელო წვლილს შეიტანს მოსახლეობის სიდიდის დინამიკაში, რადგან სოკო ძირითადად მრავლდება მცენარეული სპორებით, რაც ქმნის მკვებავ გარემოზე ტრადიციული მეთოდით შეჯვარების ტიპის ანალიზის შედეგების 90% –ს. ... მზარდი სეზონი არის სქესობრივი სპოროლაციის რამდენიმე თაობა (პოლიციკლური დაავადების განვითარება). Oospores მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ორგანიზმის შენარჩუნებაში იმ პერიოდში, როდესაც მწვანე მცენარეები არ არსებობს (ზამთარში) და ნერგების პირველადი ინფექციის დროს. შემდეგ, ზაფხულის პერიოდში ხდება კლონური რეპროდუქცია და იზრდება ან, პირიქით, ინდივიდუალური კლონების რიცხვი, რომლებიც წარმოიქმნება სექსუალური კომბინაციის შედეგად, რაც ძირითადად განისაზღვრება უფრო ადაპტირებული ადამიანების შერჩევით. ამიტომ, ცალკეული კლონების თანაფარდობა პოპულაციაში ეპიფიტოტიკების დასაწყისში და ბოლოს შეიძლება სრულიად განსხვავებული იყოს.
3. აღწერილი ციკლი დამახასიათებელია P. infestans- ის ადგილობრივი მოსახლეობისათვის თავიანთ სამშობლოში, ცენტრალურ ამერიკაში. მსოფლიოს სხვა ადგილებში, სექსუალური პროცესი არ იყო ცნობილი 100 წელზე მეტი ხნის განმავლობაში; მცენარეული მიცელიუმი ინფიცირებულ კარტოფილის ბოლქვებში იყო გამოზამთრების ეტაპი. სასიცოცხლო ციკლი მთლიანად აგამიური იყო, გავრცელებას კი კეროვანი ხასიათი ჰქონდა: ცალკეული ინფიცირებული დარგული ტუბერებიდან ინფექცია გადადიოდა ფოთლებზე, ქმნიდა დაავადების პირველადი კერები, რაც შეიძლება შერწყმდეს დაავადების მასობრივ განვითარებასთან.
ამრიგად, ზოგიერთ რეგიონში შეიძლება ადგილი ჰქონდეს სქესობრივი და ასექსუალური ციკლების მონაცვლეობას, ზოგიერთ რეგიონში კი მხოლოდ სქესობრივ სქესს.
P. INFESTANS- ის წარმოშობა
P. infestans ევროპაში XIX საუკუნის პირველი ნახევრის ბოლოს გამოჩნდა. ვინაიდან კარტოფილის სამხრეთ ამერიკაში ჩრდილო – აღმოსავლეთი ნაწილია, ჩათვალეს, რომ პარაზიტი იქიდან ევროპაში ჩამოიტანეს ჩილეს სალტეში. ამასთან, მექსიკის ტოლუკას ხეობაში, როკფელერის ცენტრის კარტოფილის სადგურზე ჩატარებულმა კვლევებმა აიძულა ეს მოსაზრება გადაეხედა (ნიდერჰაუზერი, 1991, 1993).
1. ტოლუკას ხეობაში, ტუბერკულოზური კარტოფილის სახეობებს (Solanum demissum, S. bulbocastanum და სხვ.) გააჩნიათ ვერტიკალური წინააღმდეგობის გენების სხვადასხვა ნაკრები, შერწყმული არასპეციფიკური მდგრადობის მაღალ დონეზე, რაც მიანიშნებს პარაზიტთან ხანგრძლივი კოვოლუციისთვის. სამხრეთ ამერიკის სახეობებს, მათ შორის მოსავლის კარტოფილს, არ აქვთ რეზისტენტობის გენები.
2. ტოლუკას ხეობაში არსებობს იზოლატები A1 და A2 შეჯვარების ტიპებით, რის შედეგადაც გავრცელებულია P. infestans- ის შეჯვარებული პოპულაცია; ხოლო კულტივირებული კარტოფილის სამშობლოში, სამხრეთ ამერიკაში, პარაზიტი კლონური გზით ვრცელდება.
3. ტოლუკას ხეობაში ყოველწლიურად გვხვდება გვიანი ავადმყოფობის მწვავე ეპიდემიები. ამიტომ, ჩრდილოეთ ამერიკის მკვლევარებს შორის (კორნელის უნივერსიტეტი) დამკვიდრდა მოსაზრება Mesoamerica- ს შესახებ (ცენტრალური ამერიკა), როგორც კარტოფილის ფიტოფთორას სამშობლო (Goodwin et al., 1994).
სამხრეთ ამერიკელი მკვლევარები არ იზიარებენ ამ მოსაზრებას. მათ სჯერათ, რომ კულტივირებულ კარტოფილს და მის პარაზიტს P. infestans საერთო სამშობლო აქვთ - სამხრეთ ამერიკის ანდები. მათ თავიანთი თვალსაზრისით მხარი დაუჭირეს მოლეკულურმა კვლევებმა მიტოქონდრიული გენომის (mtDNA) და ბირთვული გენების RAS და β- ტუბულინის დნმ პოლიმორფიზმების ანალიზზე (Gomez-Alpizar et al., 2007). მათ აჩვენეს, რომ მსოფლიოს სხვადასხვა კუთხიდან შეგროვებული შტამები წარმოიშვა სამი განსხვავებული საგვარეულო ხაზიდან, რომლებიც (სამივე) გვხვდება სამხრეთ ამერიკის ანდებში. ანდური ჰაპლოტიპები ორი ხაზის შთამომავლები არიან: უძველესი mtDNA საგვარეულოების იზოლატები გვხვდება ეკვადორში ანარჰიკომენუმის მონაკვეთიდან ველურად მზარდ Solanaceae- ზე, ხოლო მეორე ხაზის იზოლატები გავრცელებულია კარტოფილზე, პომიდორზე და ველურ ღამით. ტოლუკაში იშვიათი ჰაპლოტიპებიც მხოლოდ ერთი შტოდან წარმოიშობა, ტოლუკას შტამების გენეტიკური ცვალებადობა (ზოგიერთი ცვალებადი ადგილის დაბალი ალელური სიხშირე) მიუთითებს ძლიერი დამფუძნებლის ეფექტზე, ბოლოდროინდელი დრიფტის გამო.
გარდა ამისა, ანდებში აღმოაჩინეს ახალი სახეობა P. andina, მორფოლოგიურად და გენეტიკურად მსგავსი P. infestans, რაც, ავტორთა აზრით, ანდებზე მიუთითებს, როგორც ფიტოფთორას გვარის სპეციაციის ცხელ წერტილს. დაბოლოს, ევროპასა და შეერთებულ შტატებში, P. Infestans– ის პოპულაციებში შედის ანდების შთამომავლობა, ხოლო ტოლუკაში მხოლოდ ერთი.
ამ პუბლიკაციამ გამოიწვია სხვადასხვა ქვეყნის მკვლევართა ჯგუფის პასუხი, რომლებმაც მრავალი ექსპერიმენტული სამუშაო გააკეთეს წინა კვლევის გადასინჯვის მიზნით (Goss et al., 2014). ამ ნაშრომში, პირველ რიგში, უფრო ინფორმატიული მიკროსატელიტური დნმ თანმიმდევრობა იქნა გამოყენებული დნმ პოლიმორფიზმის შესასწავლად; მეორეც, კლასტერიზაციის, მიგრაციის გზების, პოპულაციების განსხვავებული დროის და ა.შ. გამოყენებული იქნა უფრო მოწინავე მოდელები (F- სტატისტიკა, ბაიზური მიახლოებები და ა.შ.) და, მესამე, გამოიყენებოდა შედარება არა მხოლოდ ანდების სახეობებთან P. andina, რომელშიც ჰიბრიდული ბუნება დამყარდა (P. infestans x Phytophthora sp.) , არამედ მექსიკის ენდემურ სახეობებთან P. mirabilis, P. Ipomoeae და Phytophthora Phaseoli - გენეტიკურად ახლოსაა P. infestans, რომელიც იმავე კლასს ეკუთვნის (Kroon et al., 2012). ამ ანალიზების შედეგად ერთმნიშვნელოვნად აჩვენეს, რომ კვლევაში მიღებული ფილოგენეტიკური ხის ფესვების ნაწილი Phytophthora– ს გარდა, ჰიბრიდული P. andina– ს გარდა, მექსიკის შტამებს მიეკუთვნება და მიგრაციის ნაკადის მიმართულებაა მექსიკა - ანდები, და არა პირიქით, და მისი დასაწყისი ემთხვევა ევროპულს ახალი სამყაროს კოლონიზაცია (300-600 წლის წინ). ამრიგად, კარტოფილის დამარცხებისათვის სპეციალიზებული P. infestans სახეობების წარმოქმნა მოხდა ტუბერკულოზის ღამის ჩრდილის ფორმირების საშუალო გენეტიკურ ცენტრში. ცენტრალურ ამერიკაში.
P. INFESTANS- ის გენომი
2009 წელს მეცნიერთა საერთაშორისო ჯგუფმა დაათვალიერა P infestans- ის სრული გენომი (Haas et al, 2009), რომლის ზომა იყო 240 მბ. ეს რამდენჯერმე მეტია, ვიდრე მჭიდროდ დაკავშირებული სახეობების P. sojae (95 Mb), რომლებიც იწვევს სოიოს ფესვების ლპობას და P. Ramorum (65 Mb), რაც გავლენას ახდენს ისეთ ძვირფას ხის სახეობებზე, როგორიცაა მუხა, წიფელი და სხვა. მოპოვებულმა მონაცემებმა აჩვენა, რომ გენომი შეიცავს განმეორებითი მიმდევრობის ასლების დიდ რაოდენობას - 74%. გენომი შეიცავს 17797 ცილის კოდირების გენს, რომელთა დიდი ნაწილია უჯრედულ პროცესებში მონაწილე გენები, მათ შორის დნმ – ის რეპლიკაცია, ტრანსკრიფცია და ცილების თარგმნა.
ფიტოფთორას გვარის გენომების შედარებამ გამოავლინა გენომის უჩვეულო ორგანიზაცია, რომელიც შედგება კონსერვირებული გენების მიმდევრობის ბლოკებისაგან, რომელშიც გენის სიმკვრივე შედარებით მაღალია და განმეორებითი თანმიმდევრობის შინაარსი შედარებით დაბალია, და ცალკეული რეგიონები არაკონსერვირებული გენის მიმდევრობით, დაბალი გენის სიმკვრივით და განმეორებითი რეგიონების მაღალი შემცველობით. კონსერვატიული ბლოკები შეადგენს P. infestans პროტეინის კოდირების ყველა გენის 70% -ს (12440). კონსერვატიული ბლოკის ფარგლებში, გენები, როგორც წესი, მჭიდროდ არის დაშორებული საშუალო ინტერგენული მანძილით 604 bp. კონსერვატიულ ბლოკებს შორის ადგილებში, ინტერგენური მანძილი უფრო დიდია (3700 bp) განმეორებითი ელემენტების სიმკვრივის ზრდის გამო. სწრაფად განვითარებადი ეფექტორული სეკრეტორული გენები განლაგებულია გენით ღარიბ რეგიონებში.
P. Infestans– ის გენომის მიმდევრობით ჩატარებულმა ანალიზმა აჩვენა, რომ გენომის დაახლოებით მესამედი ეკუთვნის ტრანსპოზიციურ ელემენტებს. P. infestans– ის გენომი მნიშვნელოვნად უფრო განსხვავებულ ტრანსპოზონთა ოჯახებს შეიცავს, ვიდრე სხვა ცნობილი გენომები. P. infestans ტრანსპოზონების უმეტესობა ბოშების ოჯახს მიეკუთვნება.
სპეციფიკური გენური ოჯახების დიდი რაოდენობა, რომლებიც პათოგენეზში მონაწილეობენ, გამოვლენილია P. infestans გენომში. მათი მნიშვნელოვანი ნაწილი აკოდირებს ეფექტურ ცილებს, რომლებიც ცვლის მასპინძელი მცენარის ფიზიოლოგიას და ხელს უწყობს მის დაინფიცირებას. ისინი იყოფა ორ ფართო კატეგორიად: აპოპლასტური ეფექტორები, რომლებიც მოქმედებენ უჯრედშორის სივრცეებში (აპოპლასტები) და ციტოპლაზმური ეფექტორები, რომლებიც უჯრედებში შედიან ჰასტორიის საშუალებით. აპოპლასტიკურ ეფექტორებში შედის გამოყოფილი ჰიდროლიზური ფერმენტები, როგორიცაა პროტეაზები, ლიპაზები და გლიკოზილაზები, რომლებიც ანადგურებენ მცენარეულ უჯრედებს; მასპინძელი მცენარეთა დამცავი ფერმენტების ინჰიბიტორები და ნეკროზული ტოქსინები, როგორიცაა Nep1 მსგავსი ცილები (NPLs) და Pcf მსგავსი მცირე ცისტეინებით მდიდარი ცილები (SCR).
P. infestans effector გენი მრავალრიცხოვანი და, ჩვეულებრივ, უფრო დიდია, ვიდრე არაპათოგენური გენები. ყველაზე ცნობილია ციტოპლაზმური ეფექტორები RXLR და Crinkler (CNR). ოომიცეტების ტიპიური ციტოპლაზმური მოქმედებაა RXLR ცილები. აქამდე აღმოჩენილი RXLR ეფექტის ყველა გენი შეიცავს ამინომჟავურ ჯგუფს Arg-XLeu-Arg, სადაც X არის ამინომჟავა. კვლევის შედეგად გამოითქვა ვარაუდი, რომ P. infestans გენომში 563 RXLR გენია, რაც 60% -ით მეტია ვიდრე P. sojae და P. ramorum. P. infestans გენომის RXLR გენების დაახლოებით ნახევარი სპეციფიკურია სახეობებისთვის. RXLR ეფექტორებს აქვთ მიმდევრობის მრავალფეროვნება. მათ შორის გამოვლენილია ერთი დიდი და 150 მცირე ოჯახი. ძირითადი პროტეომისგან განსხვავებით, RXLR მოქმედების გენი ჩვეულებრივ განლაგებულია გენომის ღარიბი და განმეორებით მდიდარ რეგიონებში. მობილური ელემენტები, რომლებიც განსაზღვრავენ ამ რეგიონების დინამიკას, ხელს უწყობენ ამ გენებში რეკომბინაციას.
ციტოპლაზმური CRN ეფექტორები თავდაპირველად გამოვლენილ იქნა P. infestans ტრანსკრიპტებში, რომლებიც კოდირებენ მცენარეთა ქსოვილის ნეკროზის პეპტიდებში. მათი აღმოჩენის შემდეგ, ამ ეფექტორების ოჯახის შესახებ ცოტა რამ არის ცნობილი. P. Infestans გენომის ანალიზმა გამოავლინა უზარმაზარი ოჯახი 196 CRN გენიდან, რაც გაცილებით დიდია, ვიდრე P. sojae (100 CRN) და P. ramorum (19 CRN). RXLR– ების მსგავსად, CRN– ებიც მოდულური ცილებია და შედგება ძალიან კონსერვირებული N– ტერმინალური LFLAK დომენისგან (50 ამინომჟავა) და მომიჯნავე DWL დომენისგან, რომელიც შეიცავს სხვადასხვა გენებს. CRN– ების უმეტესობა (60%) ფლობს სიგნალის პეპტიდს.
შესწავლილ იქნა სხვადასხვა CRN– ის შესაძლებლობა მასპინძელი მცენარის უჯრედული პროცესების ჩაშლის მიზნით. მცენარეთა ნეკროზის ანალიზის დროს, CRN2 ცილების მოცილებით შესაძლებელი გახდა C ტერმინალური რეგიონის იდენტიფიცირება, რომელიც შედგება 234 ამინომჟავებისაგან (პოზიციები 173-407, DXG დომენისგან) და იწვევს უჯრედების სიკვდილს. P. infestans CRN გენების ანალიზმა გამოავლინა ოთხი განსხვავებული C ტერმინალური რეგიონი, რომლებიც მცენარის უჯრედების სიკვდილსაც იწვევს. ეს მოიცავს ახლად გამოვლენილ DC დომენებს (P. Infestans- ს აქვს 18 გენი და 49 ფსევდოგენი), ასევე D2 (14 და 43) და DBF (2 და 1) დომენები, რომლებიც ცილის კინაზების მსგავსია. მცენარეში გამოხატული CRN დომენების ცილები შენარჩუნებულია (სიგნალის პეპტიდების არარსებობის შემთხვევაში) მცენარეთა უჯრედში და უჯრედშიდა მექანიზმით ასტიმულირებს უჯრედების სიკვდილს. სხვა 255 თანმიმდევრობა, რომელიც შეიცავს CRN დომენებს, დიდი ალბათობით არ ფუნქციონირებს, როგორც გენი.
RXLR და CRN ეფექტორული გენების ოჯახების რაოდენობისა და ზომის ზრდა სავარაუდოდ განპირობებული იყო არა ალელური ჰომოლოგიური რეკომბინაციითა და გენების დუბლირებით. მიუხედავად იმისა, რომ გენომი შეიცავს აქტიურ მობილური ელემენტების დიდ რაოდენობას, ეფექტური გენების გადაცემის პირდაპირი მტკიცებულება ჯერ კიდევ არ არსებობს.
პოპულაციის სტრუქტურის შესწავლისას გამოყენებული მეთოდები
პოპულაციების გენეტიკური სტრუქტურის შესწავლა ამჟამად ემყარება მისი შემადგენელი შტამების სუფთა კულტურების ანალიზს. პოპულაციების ანალიზი სუფთა კულტურების იზოლირების გარეშე ხორციელდება სპეციფიკური მიზნებისთვისაც, მაგალითად, მაგალითად, პოპულაციის აგრესიულობის შესწავლა ან მასში ფუნგიციდებისადმი მდგრადი შტამების არსებობა (ფილიპოვი და სხვები, 2004; დერევიაგინა და სხვები, 1999). ამ ტიპის კვლევა მოიცავს სპეციალური მეთოდების გამოყენებას, რომელთა აღწერილობა ამ განხილვის ფარგლებს სცილდება. შტამების შედარებითი ანალიზისთვის გამოიყენება მრავალი მეთოდი, რომელიც დაფუძნებულია როგორც დნმ-ის სტრუქტურის ანალიზზე, ასევე ფენოტიპური მანიფესტაციების შესწავლაზე. პოპულაციების შედარებითი ანალიზი უნდა გაუმკლავდეს იზოლიატების დიდ რაოდენობას, რაც გარკვეულ მოთხოვნებს აყენებს გამოყენებულ მეთოდებს. იდეალურ შემთხვევაში, ისინი უნდა აკმაყოფილებდნენ შემდეგ მოთხოვნებს (Cooke, Lees, 2004, Mueller, Wolfenbarger, 1999):
- იყოს იაფი, მარტივი განსახორციელებელი, არ საჭიროებს მნიშვნელოვან დროის ხარჯებს, დაფუძნებულია ზოგადად არსებულ ტექნოლოგიებზე (მაგალითად, PCR);
- უნდა წარმოქმნას საკმარისად დიდი რაოდენობით დამოუკიდებელი კოდომინანტი მარკერის მახასიათებლები;
- აქვს მაღალი გამრავლება;
- გამოსაკვლევი ქსოვილის მინიმალური რაოდენობის გამოყენება;
- იყოს სპეციფიკური სუბსტრატისთვის (კულტურაში არსებული დაბინძურება არ უნდა მოქმედებდეს შედეგებზე);
- არ საჭიროებს სახიფათო პროცედურებისა და ძლიერ ტოქსიკური ქიმიკატების გამოყენებას.
სამწუხაროდ, ყველა ზემოთ ჩამოთვლილი პარამეტრის შესაბამისი მეთოდი არ არსებობს. ჩვენს დროში შტამების შედარებითი შესწავლისთვის გამოიყენება ფენოტიპური თვისებების ანალიზის საფუძველზე გამოყენებული მეთოდები: ვირუსულობა კარტოფილისა და პომიდვრის ჯიშების მიმართ (კარტოფილის და პომიდვრის რბოლები), შეხამების ტიპი, პეპტიდაზას იზოფერმენტების სპექტრები და გლუკოზა -6-ფოსფატის იზომერაზა და დნმ სტრუქტურის ანალიზი: სიგრძე პოლიმორფიზმი შეზღუდვის ფრაგმენტი (RFLP), რომელსაც, როგორც წესი, ემატება ჰიბრიდიზაციის ზონდი RG 57, მიკროტელიტური განმეორების ანალიზი (SSR და InterSSR), შემთხვევითი პრაიმერების გაძლიერება (RAPD), შეზღუდვის ფრაგმენტების გამრავლება (AFLP), მობილური ელემენტების თანმიმდევრული პრაიმერებით გაძლიერება (მაგალითად, ინტერ SINE PCR), მიტოქონდრიული დნმ ჰაპლოტიპების განსაზღვრა.
P. Infestans- თან მუშაობაში გამოყენებული შტამების შედარებითი შესწავლის მეთოდების მოკლე აღწერა
ფენოტიპური მარკერის ნიშნები
"კარტოფილის" რბოლა
"კარტოფილის" რასები არის ხშირად გამოკვლეული და გამოყენებული მარკერი. "უბრალო კარტოფილის" რასებს აქვთ ერთი გენი კარტოფილის ვირუსულობისთვის, "რთული" - მინიმუმ ორი. ბლექმა და სხვებმა (1953) შეაჯამეს მათთვის ხელმისაწვდომი მონაცემები, დაადგინეს, რომ ფიტოფთორას რასას შეუძლია მცენარეების დაინფიცირება რეზისტენტული გენით / გენებით, რომლებიც შეესაბამება P. infestans virulence გენი / გენები, და აღმოაჩინა 1, 2, 3 და 4 რასები, რომლებიც აინფიცირებს მცენარეებს. შესაბამისად R1, R2, R3 და R4 გენებით, ე.ი. ურთიერთქმედება პარაზიტსა და მასპინძელს შორის ხდება გენის პრინციპის შესაბამისად. გარდა ამისა, ბლეკმა, გალეგლისა და მალკომსონის მონაწილეობით, აღმოაჩინა რეზისტენტობის გენები R5, R6, R7, R8, R9, R10 და R11, ასევე შესაბამისი რასები (Black, 1954; Black & Gallegly, 1957; Malcolmson & Black, 1966; Malcolmson, 1970).
არსებობს ფართო მონაცემები სხვადასხვა რეგიონიდან გამომწვევის რასობრივი შემადგენლობის შესახებ. ამ მონაცემების დეტალური ანალიზის გარეშე, ჩვენ მიგვაჩნია მხოლოდ ზოგადი ტენდენცია: სადაც გამოყენებულ იქნა ახალი რეზისტენტული გენების ჯიშები ან მათი კომბინაციები, თავიდან შეინიშნებოდა გვიანი სიბრაზის შესუსტება, შემდეგ კი გამოჩნდა შესაბამისი ვირუსულობის გენით რბოლები და შეირჩა და გვიან დაავადება დაიწყო. სპეციფიკური ვირუსულობა პირველი 4 რეზისტენტული გენის მიმართ (R1-R4) იშვიათად შეინიშნებოდა ამ გენებთან ერთად ჯიშების გაშენებამდე შეგროვებულ კოლექციებში, მაგრამ ვირუსული შტამების რიცხვი მკვეთრად გაიზარდა, როდესაც პათოგენი პარაზიტობდა ამ გენების ჯიშებზე. მეორეს მხრივ, 5-11 გენები საკმაოდ გავრცელებული იყო კოლექციებში (შოუ, 1991).
1980-იანი წლების ბოლოს ჩატარებული მზარდი სეზონის განმავლობაში სხვადასხვა რასის თანაფარდობის შესწავლამ აჩვენა, რომ დაავადების განვითარების დასაწყისში მოსახლეობაში ჭარბობს კლონები დაბალი აგრესიულობით და 1-2 ვირუსულობის გენით.
გარდა ამისა, გვიანი ავადმყოფობის განვითარებასთან ერთად, ორიგინალური კლონების კონცენტრაცია მცირდება და იზრდება "აგრესიული" მაღალი აგრესიული "რთული" რასის რაოდენობა. სეზონის ბოლოს ამ უკანასკნელის დადგომა 100% -ს აღწევს. ტუბერების შენახვისას შეიმჩნევა აგრესიულობა და ინდივიდუალური ვირუსული გენების დაკარგვა. კლონის ჩანაცვლების დინამიკა შეიძლება მოხდეს სხვადასხვა ჯიშებში სხვადასხვა გზით (რიბაკოვა და დიაკოვი, 1990). ამასთან, 2000-2010 წლებში ჩატარებულმა გამოკვლევებმა აჩვენა, რომ რთული რბოლები გვხვდება ეპიფიტოტიკის თავიდანვე, როგორც კარტოფილის, ასევე პომიდვრისგან იზოლირებულ შტამებს შორის. ეს, ალბათ, გამოწვეულია რუსეთში P. Infestans– ის პოპულაციების ცვლილებებით.
1988-1995 წლებისთვის სხვადასხვა რეგიონში ვირუსულობის ყველა ან თითქმის ყველა გენთან "სუპერრაზების" გაჩენის სიხშირემ მიაღწია 70-100% -ს. ასეთი ვითარება აღინიშნა, მაგალითად, ბელორუსში, ლენინგრადის, მოსკოვის რეგიონებში, ჩრდილოეთ ოსეთში და გერმანიაში (ივანიუკი და სხვები, 2002 ა, 2002 ბ; პოლიტიკო, 1994; შობერ-ბუტინი და სხვ., 1995).
"პომიდვრის" რბოლა
პომიდვრის ჯიშებში აღმოჩენილია მხოლოდ გენის ბოლო პერიოდის წინააღმდეგობის გამძლეობა - Ph2 (Gallegly & Marvell, 1) და Ph1955 (Al-Kherb, 2). ისევე, როგორც კარტოფილის რბოლების შემთხვევაში, პომიდორსა და P. infestans- ს შორის ურთიერთქმედება ხდება გენით-გენით. T1988 რასა აინფიცირებს ჯიშებს, რომლებსაც არ აქვთ გამძლეობის გენები (უმეტესობა ინდუსტრიულად გამოყენებული ჯიშების უმეტესობა), T0 რასა აინფიცირებს ჯიშებს Ph1 გენით (Ottawa), ხოლო T1 რასის აინფიცირებს ჯიშები Ph2 გენით.
რუსეთში თითქმის მხოლოდ T0 იპოვნეს კარტოფილზე; სეზონის დასაწყისში T0– ს სჭარბობდა პომიდორი, მაგრამ მოგვიანებით ის შეიცვალა T1– ით (Dyakov et al., 1975, 1994). 2000 წლის შემდეგ, მრავალ პოპულაციაში კარტოფილზე T1 დაიწყო ეპიფიოტიკების დასაწყისში. შეერთებულ შტატებში კარტოფილის შტამები არაპათოგენური იყო პომიდვრისთვის, ასევე რასები T0, T1 და T2, ხოლო T1 და T2 ჭარბობდა პომიდორს (Vartanian & Endo, 1985; Goodwin et al., 1995).
დაწყვილების ტიპი
კვლევის ჩასატარებლად საჭიროა ტესტერული (საცნობარო) შტამები, რომლებიც ცნობილია შეჯვარების ტიპებით - A1 და A2. ტესტის იზოლირება მათთან ერთად ხდება ინოვაცია წყვილად Petri კერძებში შვრიის აგარის საშუალებით. ინკუბაციის შემდეგ 10 დღის განმავლობაში, ფირფიტები იკვლევს შტამების კონტაქტურ ზონაში ოოსპორების არსებობის ან არარსებობის გამო. არსებობს 4 ვარიანტი: შტამი ეკუთვნის A1 დაწყვილების ტიპს, თუ იგი ქმნის ოოსპორებს A2 ტესტერთან, A2– სთან, თუ ის ქმნის ოოსპორებს A1 ტესტერთან, A1A2– მდე, თუ ის ქმნის ტესტერებს ორივე ტესტერთან ერთად, ან სტერილურია (00), თუ ის არ ქმნის ოოსპორებს ტესტერის გარეშე (ბოლო ორი ჯგუფი იშვიათია).
შეჯვარების ტიპების უფრო სწრაფად დასადგენად, მცდელობა იყო გენომის რეგიონების იდენტიფიცირება, რომლებიც ასოცირდება დაწყვილების ტიპთან, მათი შემდგომი გამოყენების მიზნით, PCR– ით დაწყვილების ტიპის დასადგენად. ამერიკელმა მკვლევარებმა ჩაატარეს ერთ-ერთი პირველი წარმატებული ექსპერიმენტი, რომლის მიხედვითაც ასეთი საიტი აღმოაჩინეს (Judelson et al., 1995). RAPD მეთოდის გამოყენებით მათ შეძლეს დაადგინეს W16 რეგიონი, რომელიც ასოცირდება შეჯვარების ტიპთან ორი გადაკვეთილი იზოლირების შთამომავლობისთვის და შეიმუშავებენ წყვილ 24-ბიპრიან პრაიმერებს მისი გამაძლიერებლად (W16-1 (5'-AACACGCACAAGGCATATAAATGTA-3 ') და W16-2 (5') -GCGTAATGTAGCGTAACAGCTCTC-3 ') PCR პროდუქტის შეზღუდვის შემდეგ HaeIII შეზღუდვის ფერმენტთან ერთად, შესაძლებელი გახდა იზოლაციების გამოყოფა A1 და A2 დაწყვილების ტიპებთან.
კორეელი მკვლევარების მიერ განხორციელდა PCR მარკერების მოპოვების კიდევ ერთი მცდელობა შეჯვარების ტიპების დასადგენად. მათ გამოავლინეს კონკრეტული პროდუქტები AFLP მეთოდის გამოყენებით. შედეგად, შემუშავდა რამდენიმე პრაიმერი PHYB-2002 (წინ) (1'-GATCGGATTAGTCAGACGAG-5 ') და PHYB-3 (2'-GCGTCTGCAAGGCGCATTTT-5'), რაც A3 დაწყვილების ტიპთან ასოცირებული გენომის რეგიონის შერჩევითი გამრავლების საშუალებას იძლევა. შემდგომ, მათ განაგრძეს ეს სამუშაო და შექმნეს პრაიმერები 2 'AAGCTATACTGGGACAGGGT-5' (INF-3, წინ) და 1'-GCGTTCTTTCGTATTACCAC-5 '(INF-3), რაც საშუალებას აძლევს Mat-A2 რეგიონის შერჩევით გაძლიერებას შტამების შესატყვისი ტიპის A1 დაწყვილების ტიპების PCR დიაგნოსტიკის გამოყენებამ კარგი შედეგები აჩვენა P. infestans– ის ჩეხეთის (მაზაკოვა და სხვ., 1), ტუნისის (Jmour, Hamada, 2006) და სხვა რეგიონების პოპულაციების შესწავლაში. ჩვენს ლაბორატორიაში (Mytsa, Elansky, გამოუქვეყნებელი) გაანალიზდა 2006 P. P. infestans იზოლირებული დაავადებული კარტოფილისა და პომიდვრის ორგანოებისგან რუსეთის სხვადასხვა რეგიონში (კოსტრომა, რიაზანი, ასტრახანი, მოსკოვის ოლქები). PCR– ის ანალიზის შედეგები სპეციფიკური პრაიმერების გამოყენებით 34% –ზე მეტი დაემთხვა მკვებავ გარემოზე ტრადიციული მეთოდით შეჯვარების ტიპის ანალიზის შედეგებს.
ცხრილი 1. წინააღმდეგობის ცვალებადობა Sib 1 კლონში (Elansky et al., 2001)
შეგროვების ადგილის ნიმუში | გაანალიზებულია იზოლატების რაოდენობა | მგრძნობიარე (S), სუსტად მდგრადი (SR) და რეზისტენტული (R) შტამების რაოდენობა, კომპიუტერი (%) | ||
S | SR | R | ||
გ. ვლადივასტოკი | 10 | 1 (10) | 4 (40) | 5 (50) |
გ. ჩიტა | 5 | 0 | 0 | 5 (100) |
ირკუტსკი | 9 | 9 (100) | 0 | 0 |
გ. კრასნოიარსკი | 13 | 12 (92) | 1 (8) | 0 |
ეკატერინბურგის ქალაქი | 15 | 8 (53) | 1 (7) | 6 (40) |
ო. სახალინი | 66 | 0 | 0 | 66 (100) |
ომსკის რეგიონი | 18 | 0 | 0 | 18 (100) |
მეტალაქსილის წინააღმდეგობა, როგორც პოპულაციის მარკერი
1980-იანი წლების დასაწყისში სხვადასხვა რეგიონში აღინიშნა გვიან დაავადებათა ძლიერი აფეთქებები, რომლებიც გამოწვეულია მეტალაქსილის მიმართ მდგრადი P. infestans შტამებით. ბევრ ქვეყანაში კარტოფილის მეურნეობებმა მნიშვნელოვანი ზარალი განიცადა (Dowley & O'Sullivan, 1981; Davidse et al., 1983; Derevyagina, 1991). მას შემდეგ, მსოფლიოს მრავალ ქვეყანაში ტარდებოდა მუდმივი მონიტორინგი ფენილამიდების მიმართ მდგრადი შტამების P. infestans პოპულაციებში. ფენილამიდის შემცველი პრეპარატების გამოყენების პერსპექტივების პრაქტიკული შეფასების გარდა, დამცავი ზომების სისტემის აგებისა და ეპიფიტოტიების პროგნოზირების გარდა, ამ მედიკამენტების მიმართ რეზისტენტობა გახდა ერთ-ერთი ნიშანი, რომელიც ფართოდ გამოიყენება ამ პათოგენის პოპულაციების შედარებითი ანალიზისთვის. ამასთან, მეტალაქსილის მიმართ მდგრადობის გამოყენება უნდა ჩატარდეს იმის გათვალისწინებით, რომ: 1 - ჯერ არ არის ზუსტად განსაზღვრული რეზისტენტობის გენეტიკური საფუძველი, 2 - მეტალაქსილის მიმართ მდგრადობა არის შერჩევით დამოკიდებული თვისება, რომელიც შეიძლება შეიცვალოს ფენილამიდების გამოყენების მიხედვით, 3 - განსხვავებული მეტალაქსილის შტამებისადმი მგრძნობელობის ხარისხი ერთი კლონური ხაზის ფარგლებში (ცხრილი 1).
იზოზინების სპექტრები
იზოციმის მარკერები, როგორც წესი, დამოუკიდებელი არ არის გარე პირობებისგან, აჩვენებს მენდელიან მემკვიდრეობას და არის კოდომინანტური, რაც საშუალებას იძლევა განასხვავონ ჰომო- და ჰეტეროზიგოტები. ცილების გენის მარკერად გამოყენება საშუალებას იძლევა დავადგინოთ როგორც გენეტიკური მასალის დიდი რეორგანიზაცია, მათ შორის ქრომოსომული და გენომური მუტაციები, ასევე ცალკეული ამინომჟავების ჩანაცვლებითი ფაქტორები.
პროტეინების ელექტროფორეზულმა გამოკვლევებმა აჩვენა, რომ ფერმენტების უმეტესობა ორგანიზმებში არსებობს რამდენიმე ფრაქციის სახით, რომლებიც განსხვავდება ელექტროფორეტული მობილობით. ეს ფრაქციები არის ფერმენტების მრავალჯერადი ფორმების კოდირების შედეგი სხვადასხვა ლოკებით (იზოზიმები ან იზოზიმები) ან ერთი და იგივე ლოკუსის სხვადასხვა ალელების მიერ (ალოზიმები ან ალოენზიმები). ანუ იზოზიმები ერთი ფერმენტის სხვადასხვა ფორმაა. სხვადასხვა ფორმას აქვს იგივე კატალიზური მოქმედება, მაგრამ მცირედ განსხვავდება ამინომჟავის ცალკეული შემცვლელობით პეპტიდში და პასუხისმგებელ ნივთიერებებში. ასეთი განსხვავებები ვლინდება ელექტროფორეზის დროს.
P. infestans შტამების შესწავლისას გამოიყენება ორი ცილის, პეპტიდაზას და გლუკოზა-6-ფოსფატის იზომერაზას იზოფერმენტების სპექტრი (ეს ფერმენტი მონომორფულია რუსულ პოპულაციებში; შესაბამისად, მისი შესწავლის მეთოდები მოცემულ ნაშრომში არ არის ნაჩვენები). ელექტრულ ველში მათი იზოზიმებად გამოყოფის მიზნით, შესწავლილი ორგანიზმებისგან იზოლირებული ცილოვანი პრეპარატები გამოიყენება ელექტრულ ველში მოთავსებულ გელის ფირფიტაზე. ლარში ინდივიდუალური ცილების დიფუზიის სიჩქარე დამოკიდებულია მუხტზე და მოლეკულურ წონაზე; ამიტომ, ელექტრულ ველში, ცილების ნარევი გამოიყოფა ცალკეულ ფრაქციებად, რომელთა ვიზუალიზაცია შესაძლებელია სპეციალური საღებავების გამოყენებით.
პეპტიდაზას იზოფერმენტების შესწავლა ტარდება ცელულოზის აცეტატის, სახამებლის ან პოლიაკრილამიდის გელებზე. ყველაზე მოსახერხებელია მეთოდი, რომელიც ემყარება Helena Laboratories Inc.– ს მიერ წარმოებულ ცელულოზის აცეტატის გელების გამოყენებას. ეს არ საჭიროებს დიდი რაოდენობით საცდელ მასალას, ის საშუალებას აძლევს მიიღოს ელექტროზირების შემდეგ გელი კონტრასტული ზოლები ორივე ფერმენტის ლოკებისთვის, მის განხორციელებას არ სჭირდება დიდი დრო და მატერიალური ხარჯები (ნახ. 2).
მიცელიუმის პატარა ნაჭერი გადაჰყავთ 1,5 მლ მიკრორაკში, მას ემატება 1-2 წვეთი გამოხდილი წყალი. ამის შემდეგ, ნიმუში ხდება ჰომოგენიზებული (მაგალითად, ელექტრო საბურღი პლასტმასის მიმაგრებით, რომელიც შესაფერისია მიკრო მილისთვის) და დანალექი ხდება 25 წამით ცენტრიდანზე 13000 rpm- ზე. თითოეული მიკრო მილიდან 8 მკლ. ზეახალი გადადის აპლიკატორის ფირფიტაზე.
ცელულოზის აცეტატის გელი ამოიღეს ბუფერული კონტეინერიდან, გადაფინეს ფილტრის ქაღალდის ორ ფურცელს შორის და მოათავსეს სამუშაო ფენა აპლიკატორის პლასტმასის ბაზაზე. ფირფიტის ხსნარი აპლიკატორმა გადაიტანა გელზე 2-4-ჯერ. გელი გადადის ელექტროფორეზის პალატაში,
ცხრილი 2. ცელულოზა აცეტატის გელის შეღებვისთვის გამოყენებული ხსნარის შემადგენლობა პეპტიდაზას იზოფერმენტების ანალიზში, საღებავის წვეთი (ბრომოფენოლის ლურჯი) მოთავსებულია ლარის პირას.
TRIS HCl, 0,05 მ, Ph 8,0 2 მლ
პეროქსიდაზა, 1000 U / მლ 5 წვეთი
ო-დიანისიდინი, 4 მგ / მლ 8 წვეთი
MgCl2, 20 მგ / მლ 2 წვეთი
გლი-ლეუ, 15 მგ / მლ 10 წვეთი
L- ამინომჟავის ოქსიდაზა, 20 წ / მლ 2 წვეთი
ელექტროფორეზი ტარდება 20 წუთის განმავლობაში. 200 ვ. ელექტროფორეზის შემდეგ, გელი გადადის სამღებრო მაგიდაზე და იფერება სპეციალური საღებავის ხსნარით (ცხრილი 2). 10 მლ 1,6% DIFCO აგარი წინასწარ ადნება მიკროტალღურ ღუმელში, აცივდება 60 ° C- მდე, რის შემდეგაც 2 მლ აგარს ურევენ საღებავის ნარევს და ასხამენ ლარს. ზოლები გამოჩნდება 15-20 წუთში. L- ამინომჟავების ოქსიდაზას რეაგენტი ემატება უშუალოდ ხსნარის გამდნარ აგართან შერევამდე.
რუსულ პოპულაციებში Pep 1 ლოკუსი წარმოდგენილია გენოტიპებით 100/100 და 92/100. ჰომოზიგოტი 92/92 ძალიან იშვიათია (დაახლოებით 0,1%). Locus Rehr 2 წარმოდგენილია სამი გენოტიპით 100/100, 100/112 და 112/112 და სამივე ვარიანტი საკმაოდ გავრცელებულია (ელანკი და სმირნოვი, 3, ნახ. 2003).
გენომის კვლევა
შეზღუდვის ფრაგმენტის სიგრძის პოლიმორფიზმი შემდგომი ჰიბრიდიზაციით (RFLP-RG 57)
მთლიანი დნმ-ის დამუშავება ხდება Eco R1 შემზღუდველი ფერმენტით, დნმ-ის ფრაგმენტები გამოყოფილია ელექტროფორეზით აგაროზის გელში. ბირთვული დნმ ძალიან დიდია და აქვს მრავალი განმეორებადი თანმიმდევრობა, რაც ართულებს შეზღუდული ფერმენტების მოქმედებით მიღებული მრავალი ფრაგმენტის პირდაპირ ანალიზს. ამიტომ, ლარში გამოყოფილი დნმ – ის ფრაგმენტები გადადის სპეციალურ მემბრანაში და გამოიყენება ჰიბრიდიზაციისთვის RG 57 ზონდით, რომელიც მოიცავს რადიოაქტიურ ან ფლუორესცენტურ ეტიკეტებით მონიშნულ ნუკლეოტიდებს. ეს გამოძიება ჰიბრიდიზდება განმეორებადი გენომური თანმიმდევრობით (გუდვინი და სხვ., 1992, Forbes et al., 1998). მსუბუქი ან რადიოაქტიური მასალის ჰიბრიდიზაციის შედეგების ვიზუალიზაციის შემდეგ მიიღება მრავალ ლოკუსის ჰიბრიდიზაციის პროფილი (თითის ანაბეჭდი), რომელიც წარმოდგენილია 25-29 ფრაგმენტით (Forbes et al., 1998). ასექსუალურ (კლონალურ) შთამომავლებს იგივე პროფილები ექნებათ. ელექტროფორეტოგრამაზე ზოლების განლაგების მიხედვით შეიძლება შეფასდეს შედარებული ორგანიზმების მსგავსება და განსხვავება.
მიტოქონდრიული დნმ ჰაპლოტიპები
ეუკარიოტული უჯრედების უმეტესობაში, mtDNA წარმოდგენილია ორმაგი ჯაჭვიანი მრგვალი დნმ-ის მოლეკულის სახით, რომელიც, ეუკარიოტული უჯრედების ბირთვული ქრომოსომებისგან განსხვავებით, ნახევრად კონსერვატიულად იმეორებს და არ ასოცირდება ცილის მოლეკულებთან.
P. infestans- ის მიტოქონდრიული გენომის თანმიმდევრობა მოხდა და მრავალი ნამუშევარი მიეძღვნა შეზღუდული ფრაგმენტის სიგრძის ანალიზს (Carter et al, 1990, Goodwin, 1991, Gavino, Fry, 2002). მას შემდეგ, რაც გრიფიტმა და შოუმ (1998) შეიმუშავეს მარტივი და სწრაფი მეთოდი mtDNA ჰაპლოტიპების დასადგენად, ეს მარკერი ერთ – ერთი ყველაზე პოპულარული გახდა P. Infestans– ის კვლევებში. მეთოდის არსი მოიცავს ორი მიტოქონდრიული დნმ – ის ფრაგმენტების თანმიმდევრულ გაძლიერებას (საერთო გენომისგან) პრაიმერებით F2-R2 და F4-R4 (ცხრილი 3) და მათი შემდგომი შეზღუდვა შეზღუდვის ფერმენტებით MspI (1 ფრაგმენტი) და EcoR1 (მე -2 ფრაგმენტი). მეთოდი საშუალებას გაძლევთ დაადგინოთ 4 ჰაპლოტიპი: Ia, IIa, Ib, IIb. II ტიპი განსხვავდება I ტიპისაგან 1881 bp ჩანართის არსებობით და შეზღუდვის ადგილების განსხვავებული მდებარეობით P2 და P4 რეგიონებში (ნახ .3).
1996 წლიდან, რუსეთის ტერიტორიაზე შეგროვებულ შტამებს შორის აღინიშნა მხოლოდ ია და IIa ჰაპლოტიპები (ელანსკი და სხვები, 2001, 2015). მათი დადგენა შესაძლებელია ელექტრული ველით F2-R2 პრაიმერთან შეზღუდვის პროდუქტების გამოყოფის შემდეგ (ნახ .4, 5). MtDNA– ს ტიპები გამოიყენება შტამებისა და პოპულაციების შედარებით ანალიზში. რიგი კვლევების დროს, მიტოქონდრიული დნმ-ის ტიპებს იყენებდნენ კლონური ხაზების გამოსაყოფად და P. infestans იზოლატების პასპორტირებისთვის (Botez et al., 2007; Shein et al., 2009). PCR-RFLP მეთოდის გამოყენებით დაასკვნეს, რომ mtDNA ჰეტეროგენულია იმავე P. infestans შტამში (Elansky and Milyutina, 2007). გამაძლიერებელი პირობები: 1x (500 წმ. 94 ° C), 40x (30 წმ. 90 ° C, 30 წმ. 52 ° C, 90 წმ. 72 ° C); 1x (5 წთ. 72 ° C). რეაქციის ნარევი: (20 მკლ): 0,2 U Taq დნმ პოლიმერაზა, 1x 2,5 მმ MgCl2-Taq ბუფერი, 0,2 მმ თითოეული dNTP, 30 pM პრაიმერი და 5 ნგ ანალიზი დნმ, დეიონიზირებული წყალი - 20 მკლ.
PCR პროდუქტის შეზღუდვა ხორციელდება 4-6 საათის განმავლობაში 37 ° C ტემპერატურაზე. შეზღუდვის ნარევი (20 მკლ): 10x MspI (2 მკლ), 10x შეზღუდვის ბუფერი (2 მკლ), დეიონიზებული წყალი (6 მკლ), PCR პროდუქტი (10 მკლ).
ცხრილი 3. პრაიმერები, რომლებიც გამოიყენება mtDNA პოლიმორფული რეგიონების გასამრავლებლად
ლოკუსი | პრაიმერი | პრაიმერის სიგრძე და განთავსება | PCR პროდუქტის სიგრძე | შეზღუდვა |
---|---|---|---|---|
P2 | F2: 5 "- TTCCCTTTGTCCTCTACCGAT | 21; 13619-13639 წწ | 1070 | MspI |
R2: 5 "- TTACGGCGGTTTAGCACATACA | 22; 14688-14667 წწ | |||
P4 | F4: 5'- TGGTCATCCAGAGGTTTATGTT | 22; 9329-9350 წწ | 964 | EcoRI |
R4:5 - CCGATACCGATACCAGCACCAA | 22; 10292-10271 წწ |
შემთხვევითი პრაიმერის გაძლიერება (RAPD)
RAPD– ის ჩატარებისას გამოიყენება ერთი პრაიმერი (ზოგჯერ რამდენიმე პრაიმერი ერთდროულად) ნუკლეოტიდის თანმიმდევრული თანმიმდევრობით, ჩვეულებრივ 10 ნუკლეოტიდის სიგრძით, GC ნუკლეოტიდების მაღალი შემცველობით (50% –დან) და დაბალი დუღილის ტემპერატურა (დაახლოებით 35 ° C) ასეთი პრაიმერები "დაეშვება" გენომის მრავალ დამატებით ადგილზე. გაძლიერების შემდეგ, ამპლიკონების დიდი რაოდენობა მიიღება. მათი რიცხვი დამოკიდებულია გამოყენებულ პრაიმერზე და რეაქციის პირობებზე (MgCl2 კონცენტრაცია და ანელების ტემპერატურა).
ამპლიკონების ვიზუალიზაცია ხორციელდება პოლიაკრილამიდის ან აგაროზას გელში დისტილაციით. RAPD ანალიზის ჩატარებისას საჭიროა გაანალიზებული მასალის სიწმინდის ფრთხილად მონიტორინგი, რადგან სხვა ცოცხალ ობიექტებთან დაბინძურებამ შეიძლება გამოიწვიოს არტეფაქტების რაოდენობის მნიშვნელოვანი ზრდა, რაც საკმაოდ ბევრია სუფთა მასალის ანალიზის დროს (Perez et al, 1998). P. infestans– ის გენომის შესწავლისას ამ მეთოდის გამოყენება აისახება მრავალ ნაშრომში (Judelson, Roberts, 1999, Ghimire et al., 2002, Carlisle et al., 2001). რეაქციის პირობებისა და პრაიმერების შერჩევა (შესწავლილია 51 10-ნუკლეოტიდის პრაიმერი) მოცემულია სტატიაში Abu-El Samen et al., (2003).
მიკროსატელიტური განმეორებითი ანალიზი (SSR)
მიკროსატელიტური განმეორებები (მარტივი მიმდევრობის განმეორება, SSR) არის ტანკმენტულად განმეორებითი 1-3 (ზოგჯერ 6-მდე) ნუკლეოტიდების მოკლე თანმიმდევრობა, რომლებიც ყველა ევკარიოტის ბირთვულ გენომშია. თანმიმდევრული განმეორებების რაოდენობა შეიძლება იცვლებოდეს 10 – დან 100 – მდე. მიკროსატელიტური კვანძები საკმაოდ მაღალი სიხშირით გვხვდება და მეტ – ნაკლებად თანაბრად ნაწილდება გენომში (Lagercrantz et al., 1993). მიკროტელიტური მიმდევრობის პოლიმორფიზმი ასოცირდება ძირითადი მოტივის განმეორების რაოდენობის განსხვავებებთან. მიკროსატელიტური მარკერები ყველაზე მეტად დომინირებს, რაც საშუალებას იძლევა მათი გამოყენება პოპულაციის სტრუქტურის ანალიზისთვის, ნათესაობის, გენოტიპის მიგრაციის მარშრუტების დასადგენად და ა.შ. ამ მარკერების სხვა უპირატესობებთან ერთად, უნდა აღინიშნოს მათი მაღალი პოლიმორფიზმი, კარგი გამრავლება, ნეიტრალიტეტი და ავტომატური ანალიზისა და შეფასების უნარი. მიკროსატელიტური განმეორების პოლიმორფიზმის ანალიზი ხორციელდება PCR გაძლიერების გზით, პრაიმერების გამოყენებით, რომლებიც ემყარება მიკროსატელიტური ლოკუსის უნიკალურ მიმდევრობებს. თავდაპირველად, ანალიზი ჩატარდა პოლიაქრილამიდის გელზე რეაქციის პროდუქტების გამოყოფით. მოგვიანებით, Applied Biosystems- ის თანამშრომლებმა შესთავაზეს გამოიყენონ ფლუორესცენტურად ეტიკეტირებული პრაიმერები რეაქციის პროდუქტების გამოვლენისას ავტომატური ლაზერული დეტექტორის გამოყენებით (Diehl et al., 1990), შემდეგ კი სტანდარტული ავტომატური დნმ თანმიმდევრული (Ziegle et al., 1992). სხვადასხვა ფლუორესცენტული საღებავების მქონე პრაიმერების მარკირება საშუალებას იძლევა ერთდროულად რამდენიმე მარკერის ანალიზი და შესაბამისად, მნიშვნელოვნად გაიზარდოს მეთოდის პროდუქტიულობა და გაიზარდოს ანალიზის სიზუსტე.
პირველი პუბლიკაციები, რომლებიც ეძღვნება SSR ანალიზს P. infestans– ის კვლევისთვის, გამოჩნდა 2000 – იანი წლების დასაწყისში. (კნაპოვა, გისი, 2002). ავტორების მიერ შემოთავაზებულმა ყველა მარკერმა არ გამოავლინა პოლიმორფიზმის საკმარისი ხარისხი, თუმცა, ორი მათგანი (4B და G11) მოხვდა 12 SSR მარკერების ნაკრებში, რომლებიც შემოთავაზებულია Lees et al. (2006) და შემდეგ მიიღეს Eucablight კვლევითი ქსელის მიერ (www.eucablight .org) როგორც სტანდარტი P. infestans- ისთვის. რამდენიმე წლის შემდეგ გამოქვეყნდა კვლევა P. infestans დნმ – ის მულტიპლექსური ანალიზის სისტემის შექმნის შესახებ, რომელიც დაფუძნებულია რვა SSR მარკერზე (Li et al., 2010). დაბოლოს, ყველა ადრე შემოთავაზებული მარკერის შეფასების და მათ შორის ყველაზე ინფორმატიული, აგრეთვე პრაიმერების, ფლუორესცენტული ეტიკეტებისა და გამაძლიერებელი პირობების ოპტიმიზაციის შემდეგ, ავტორთა იმავე ჯგუფმა წარმოადგინა ერთსაფეხურიანი მულტიპლექსის ანალიზის სისტემა, 12 მარკერის ჩათვლით (ცხრილი 4; Li et al. , 2013 ა). ამ სისტემაში გამოყენებული პრაიმერები შეირჩა და ეტიკეტირებული იყო ოთხიდან ფლუორესცენტული მარკერით (FAM, VIC, NED, PET) ისე, რომ იმავე ეტიკეტის მქონე პრაიმერების ალელის ზომის დიაპაზონები არ გადაფარებოდა.
ავტორებმა ანალიზი ჩაატარეს PTC200 გამაძლიერებელზე (MJ Research, აშშ) QIAGEN მულტიპლექს PCR ნაკრებების ან QIAGEN Typeit მიკროსატელიტური PCR კომპლექტების გამოყენებით. რეაქციის ნარევის მოცულობა იყო 12.5 მკლ. გამაძლიერებელი პირობები შემდეგი იყო: QIAGEN მულტიპლექსის PCR– სთვის: 95 ° C (15 წთ), 30x (95 ° C (20 წამი), 58 ° C (90 წმ), 72 ° C (60 წმ), 72 ° C (20 წთ); QIAGEN ტიპის მიკროსატელიტური PCR– სთვის: 95 ° C (5 წთ), 28x (95 ° C (30 წმ), 58 ° C (90 წმ), 72 ° C (20 წამი), 60 ° C (30 წთ)
PCR პროდუქტების გამოყოფა და ვიზუალიზაცია განხორციელდა ABI3730 ავტომატური კაპილარული დნმ ანალიზატორის (Applied Biosystems) გამოყენებით.
ცხრილი 4. 12 სტანდარტული SSR მარკერის მახასიათებლები, რომლებიც გამოიყენება P. Infestans- ის გენოტიპისთვის (Li et al., 2013a)
სახელი | ალელების რაოდენობა | ზომის დიაპაზონი ალელები (ბპ) | პრაიმერები |
PiG11 | 13 | 130-180 | F: NED-TGCTATTTATCAAGCGTGGG R: GTTTTCAATCTGCAGCCGTAAGA |
ft02 | 4 | 255-275 | F: NED-ACTTGCAGAACTACCGCCC R: GTTTGACCACTTTCCTCGGTTC |
PinfSSR11 | 4 | 325-360 | F: NED-TTAAGCCACGACATGAGCTG R: GTTTAGACAATTGTTTTTGTGGTCGC |
D13 | 16 | 100-185 | FAM-TGCCCCCTGCTCACTC R: GCTCGAATTCATTTTCAGACTTG |
PinfSSR8 | 4 | 250-275 | F: FAM-AATCTGATCGCAACTGAGGG R: GTTTACAAGATACACACGGGGCCCC |
PinfSSR4 | 7 | 280-305 | FAM-TCTTGTTCGAGTATGGCGACG R: GTTTCACTTCGGGAGAAAGGCTTC |
ft04 | 4 | 160-175 | F: VIC-AGCGGCTTTTACCGATGG R: GTTTCAGCGGCTGTTTCGAC |
ft70 | 3 | 185-205 | F: VIC-ATGAAAATACGTCAATGCTCG R: CGTTGGATATTTCTATTTCTTCG |
PinfSSR6 | 3 | 230-250 | F: GTTTTGGTGGGGCTGAAGTTTT R: VIC-TCGCCACAAGATTTATTCCG |
ft63 | 3 | 265-280 | F: VIC-ATGACGAAGATGAAAGTGAGG R: CGTATTTTCCTGTTTATCTACACACC |
PinfSSR2 | 3 | 165-180 | F: PET-CGACTTCTACATCAACCGGC R: GTTGCTTGGACTGCGTCTTTAGC |
Pi4B | 5 | 200-295 | F: PET-AAAATAAAGCCTTTGGTTCA R: GCAAGCGAGGTTTGTAGATT |
ანალიზის შედეგების ვიზუალიზაციის მაგალითი ნაჩვენებია ნახ. 6. შედეგები გაანალიზდა GeneMapper 3.7 პროგრამის გამოყენებით მიღებული მონაცემების ცნობილი იზოლატების მონაცემების შედარების გზით. ანალიზის შედეგების ინტერპრეტაციის ხელშესაწყობად, საჭიროა თითოეულ კვლევაში შეიტანოთ 1-2 ცნობარი იზოლიტი ცნობილი გენოტიპით.
შემოთავაზებული კვლევის მეთოდი შემოწმდა საველე ნიმუშების მნიშვნელოვან რაოდენობაზე, რის შემდეგაც ავტორებმა სტანდარტიზირებული ოქმები შექმნეს ორი ორგანიზაციის ლაბორატორიებს შორის: ჯეიმს ჰატონის ინსტიტუტი (დიდი ბრიტანეთი) და ვაგენინგენის უნივერსიტეტი და კვლევა (ნიდერლანდები), რომლებიც გამარტივებული სტანდარტული FTA ბარათების გამოყენების შესაძლებლობასთან ერთად P. infestans– ის დნმ – ის ნიმუშების შეგროვებასა და გადაზიდვაში შესაძლებელი გახდა ამ განვითარების კომერციული გამოყენების შესაძლებლობაზე საუბარი. გარდა ამისა, P. infestans- ის იზოლირების სწრაფი და ზუსტი მეთოდი მულტიპლექსური SSR ანალიზის გამოყენებით შესაძლებელი გახადა ამ პათოგენის პოპულაციების სტანდარტიზებული კვლევების გლობალური მასშტაბით ჩატარება და მსოფლიო მონაცემთა ბაზის შექმნა გვიან დაავადებაზე Eucablight პროექტის ფარგლებში (www.eucablight.org), მათ შორის მიკროსავტელიტის ანალიზის შედეგების ჩათვლით, შესაძლებელი გახდა მსოფლიოში ახალი გენოტიპების გაჩენისა და გავრცელების თვალთვალი.
გამაძლიერებელი შეზღუდვის ფრაგმენტის სიგრძის პოლიმორფიზმი (AFLP). AFLP (ფრაგმენტის სიგრძის გამაძლიერებელი პოლიმორფიზმი) არის შემთხვევითი მოლეკულური მარკერების გამომუშავების ტექნოლოგია კონკრეტული პრაიმერების გამოყენებით. AFLP– ში დნმ მკურნალობენ ორი შემზღუდველი ფერმენტის კომბინაციით. სპეციფიკური ადაპტერები იკვრება შეზღუდვის ფრაგმენტების წებოვან ბოლოებზე.
შემდეგ ამ ფრაგმენტებს აძლიერებენ ადაპტერის თანმიმდევრობისა და შეზღუდვის ადგილის კომპლემენტარული პრაიმერების გამოყენებით და დამატებით ატარებენ ერთ ან მეტ შემთხვევით ბაზას მათ 3 'ბოლოებში. მიღებული ფრაგმენტების ნაკრები დამოკიდებულია შეზღუდვის ფერმენტებზე და შემთხვევით შერჩეულ ნუკლეოტიდებზე პრაიმერების 3'-ბოლოებზე (Vos et al., 1995). AFLP - გენოტიპირება გამოიყენება სხვადასხვა ორგანიზმების გენეტიკური ვარიაციის სწრაფად შესასწავლად.
მეთოდის დეტალური აღწერა მოცემულია Mueller, Wolfenbarger, 1999, Savelkoul et al., 1999 წელს ჩატარებულ შრომებში. ჩინელი მკვლევარების მიერ ჩატარებულია მრავალი სამუშაო AFLP და SSR მეთოდების რეზოლუციის შედარების მიზნით. შესწავლილ იქნა ჩრდილოეთ ჩინეთის ხუთ რეგიონში შეგროვებული 48 P. infestans იზოლატის ფენოტიპური და გენოტიპური მახასიათებლები. AFLP სპექტრის საფუძველზე გამოვლენილია დნმ – ს რვა სხვადასხვა გენოტიპი, განსხვავებით SSR– ის გენოტიპებისაგან, რომელთათვისაც არ გამოვლენილა მრავალფეროვნება (Guo et al., 2008).
პრაიმერებით გაძლიერება მობილური ელემენტების მიმდევრობის ჰომოლოგიური
რეტროტრანსპოზონების მიმდევრობიდან მიღებული მარკერები ძალიან მოსახერხებელია გენეტიკური რუკების, გენეტიკური მრავალფეროვნებისა და ევოლუციური პროცესების შესასწავლად (შულმანი, 2006). თუ პრაიმერები მზადდება გარკვეული მობილური ელემენტების სტაბილური თანმიმდევრობით, შესაძლებელია მათ შორის განლაგებული გენომის რეგიონების გამრავლება. გვიანი ავადობის გამომწვევი აგენტის გამოკვლევებში წარმატებით იქნა გამოყენებული გენომური რეგიონების გამრავლების მეთოდი SINE– ის ძირითადი მიმდევრობის დამატებითი პრაიმერის გამოყენებით (მოკლე ინტერფერენცირებული ბირთვული ელემენტები) რეტროაზონი (ლავროვა და ელანსკი, 2003). ამ მეთოდის გამოყენებით, განსხვავებები გამოვლინდა ერთი იზოლატის არცერთ სქესობრივ შთამომავლებშიც. ამ მხრივ, დაასკვნეს, რომ SINE - PCR მეთოდი ძალზე სპეციფიკურია და მაღალია SINE ელემენტების გადაადგილების სიჩქარე ფიტოფთორას გენომში.
P. infestans– ის გენომში გამოვლენილია მოკლე რეტროტრანსპოზონების (SINE) 12 ოჯახი; გამოიკვლიეს მოკლე რეტროტრანსპოზონების სახეობრივი განაწილება; გამოვლენილია ელემენტები (SINE), რომლებიც გვხვდება მხოლოდ P. infestans- ის გენომში (ლავროვა, 2004).
პოპულაციის კვლევებში შტამების შედარებითი შესწავლის მეთოდების გამოყენების თავისებურებები
სწავლის დაგეგმვისას ნათლად უნდა გვესმოდეს, თუ რა მიზნებს ისახავს ის და გამოიყენოს შესაბამისი მეთოდები. ამრიგად, ზოგიერთი მეთოდი საშუალებას იძლევა წარმოქმნას დიდი რაოდენობით დამოუკიდებელი მარკერის ნიშნები, მაგრამ ამავე დროს აქვს დაბალი გამრავლება და მკაცრად არის დამოკიდებული გამოყენებულ რეაგენტებზე, რეაქციის პირობებზე და საცდელი მასალის დაბინძურებაზე. ამიტომ, შტამების ჯგუფის თითოეულ კვლევაში აუცილებელია რამდენიმე სტანდარტული (საცნობარო) იზოლატის გამოყენება, მაგრამ ამ შემთხვევაშიც კი, რამდენიმე ექსპერიმენტის შედეგების შერწყმა ძალზე ძნელია.
მეთოდების ამ ჯგუფში შედის RAPD, AFLP, InterSSR, InterSINE PCR. გაძლიერების შემდეგ, დიდი რაოდენობით მიიღება სხვადასხვა ზომის დნმ-ის ფრაგმენტები. მიზანშეწონილია გამოიყენოთ ასეთი ტექნიკა, თუ საჭიროა მჭიდრო კავშირში მყოფი შტამების (მშობლების, ველური ტიპის მუტანტების და ა.შ.) სხვაობების დადგენა, ან იმ შემთხვევებში, როდესაც საჭიროა მცირე ზომის ნიმუშის დეტალური ანალიზი. ამრიგად, AFLP მეთოდი ფართოდ გამოიყენება P. infestans- ის გენეტიკურ რუკაში (ვან დერ ლი და სხვ., 1997) და ინტრაპოპულაციის კვლევებში (Knapova, Gisi, 2002, Cooke et al, 2003, Flier et al, 2003). ასეთი მეთოდების გამოყენება შეუსაბამოა შტამების მონაცემთა ბაზის შექმნისას, რადგან პრაქტიკულად შეუძლებელია შედეგების აღრიცხვის გაერთიანება სხვადასხვა ლაბორატორიებში ანალიზის ჩატარებისას.
მიუხედავად მარტივი სიმარტივისა და შესრულების სიჩქარისა (დნმ-ის იზოლირება კარგი გაწმენდის გარეშე, გამაძლიერებელი, შედეგების ვიზუალიზაციის გარეშე), ამ ჯგუფის მეთოდები მოითხოვს სპეციალური მეთოდის გამოყენებას შედეგების დასადასტურებლად: პოლიკრილამიდის გელში დისტილაცია იარლიყით (რადიოაქტიური ან შუქმფენი) პრაიმერებით და მსუბუქი ან რადიოაქტიური მასალების შემდგომი განათება. ჩვეულებრივ, ეთიდიუმ ბრომიდის აგაროზას გელის გრაფიკა არ არის შესაფერისი ამ მეთოდებისთვის სხვადასხვა ზომის დნმ-ის ფრაგმენტების დიდ რაოდენობას შეუძლია დალუქვა.
სხვა მეთოდები, პირიქით, იძლევა მცირე რაოდენობის მახასიათებლების წარმოქმნას, მათი ძალიან მაღალი გამრავლებით. ამ ჯგუფში შედის მიტოქონდრიული დნმ ჰაპლოტიპების შესწავლა (მხოლოდ ორი ჰაპლოტიპი Ia და IIa აღინიშნება რუსეთში), დაწყვილების ტიპები (იზოლატების უმეტესობა იყოფა 2 ტიპად: A1 და A2, იშვიათად გვხვდება თვითნაყოფიერი SF) და პეპტიდაზას იზოციმის სპექტრები (ორი ლოკაცია Pep1 და Pep2 , შედგება ორი იზოციმისგან) და გლუკოზა-6-ფოსფატის იზომერაზას (რუსეთში ამ ნიშნისთვის ცვალებადობა არ არსებობს, თუმცა მნიშვნელოვანი პოლიმორფიზმი აღინიშნება მსოფლიოს სხვა ქვეყნებში). მიზანშეწონილია გამოიყენოთ ეს თვისებები კოლექციების ანალიზის, რეგიონული და გლობალური მონაცემთა ბაზების შედგენისას. იზოციმებისა და მიტოქონდრიული დნმ-ის ჰაპლოტიპების ანალიზის შემთხვევაში შესაძლებელია სტანდარტული შტამების გარეშე გაკეთება, ხოლო დაწყვილების ტიპების ანალიზის დროს საჭიროა ორი ტესტის იზოლატი ცნობილი დაწყვილების ტიპებით.
რეაქციის პირობებმა და რეაგენტებმა შეიძლება გავლენა მოახდინონ მხოლოდ ელექტროფორეტოგრამზე პროდუქტის კონტრასტზე; ამ ტიპის კვლევებში არტეფაქტების გამოვლინება ნაკლებად სავარაუდოა.
ამჟამად, რუსეთის ევროპულ ნაწილში მოსახლეობის უმრავლესობა წარმოდგენილია ორივე ტიპის შეჯვარების შტამებით (ცხრილი 6), მათ შორის არის იზოტები მიოქონდრიული დნმ-ის Ia და IIa ტიპებით (მსოფლიოში mtDNA- ს სხვა ტიპები ნაპოვნი არ არის რუსეთში 1993 წლის შემდეგ). პეპტიდაზას იზოზინების სპექტრი წარმოდგენილია ორი გენოტიპით Pep1 ლოკუსში (100/100, 92/92 და ჰეტეროზიგოტი 92/100, ხოლო 92/92 გენოტიპი ძალიან იშვიათია (<0,3%)) და ორი გენოტიპი Pep 2 ლოკუსში (100/100) , 112/112 და ჰეტეროზიგოტი 100/112, 112/112 გენოტიპი გვხვდება უფრო იშვიათად ვიდრე 100/100, მაგრამ ასევე საკმაოდ ხშირად).
6 წლის შემდეგ გლუკოზა-1993-ფოსფატის იზომერაზას იზოფერმენტების იზოფერმენტების სპექტრში არ იყო ცვალებადობა (კლონური ხაზის US-1 გაუჩინარება); ყველა შესწავლილ იზოლატს ჰქონდა 100/100 გენოტიპი (ელანსკი და სმირნოვი, 2002).
მეთოდების მესამე ჯგუფი საშუალებას გვაძლევს მივიღოთ დამოუკიდებელი მარკერის მახასიათებლების საკმარისი ჯგუფი მაღალი გამრავლებით. დღეს ამ ჯგუფში შედის RFLP-RG57 ზონდი, რომელიც აწარმოებს სხვადასხვა ზომის 25-29 დნმ-ის ფრაგმენტებს. RFLP-RG57 შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც ნიმუშების ანალიზის, ასევე მონაცემთა ბაზების შედგენისას. ამასთან, ეს მეთოდი ბევრად უფრო ძვირია, ვიდრე წინა, ის შრომატევადია და მოითხოვს საკმარისად დიდი რაოდენობით ძლიერად გაწმენდილი დნმ-ს. ამიტომ, მკვლევარი იძულებულია შეზღუდა შემოწმებული მასალის მოცულობა.
გასული საუკუნის 57-იანი წლების დასაწყისში RFLP-RG90– ის განვითარებამ მნიშვნელოვნად გააძლიერა პოპულაციური კვლევები გვიან დაავადებაზე გამომწვევი აგენტის შესახებ. ეს გახდა მეთოდის საფუძველი, რომელიც დაფუძნებულია "კლონური ხაზების" შერჩევასა და ანალიზზე (იხ. ქვემოთ). RFLP-RG57- თან ერთად, კლონური ხაზების დასადგენად გამოიყენება შეწყვილების ტიპი, დნმ თითის ანაბეჭდის (RFLP-RG57 მეთოდი), პეპტიდაზას და გლუკოზა-6-ფოსფატის იზომერაზა იზოფერმენტების სპექტრები და მიტოქონდრიული დნმ ტიპის. მისი წყალობით, აჩვენა al., 1994), გამოვლენილი იქნა ძველი პოპულაციების ახლით ჩანაცვლება (დრანტი და სხვები, 1993, სუჯკოვსკი და სხვები, 1994, გუდვინი და სხვები, 1995 ა) და გამოვლინდა კლონური ხაზები, რომლებიც მსოფლიოს მრავალ ქვეყანაშია გავრცელებული. რუსული შტამების შესწავლამ ამ მეთოდის გამოყენებით აჩვენა შტამების მაღალი გენოტიპური პოლიმორფიზმი ევროპულ ნაწილში და პოპულაციების მონომორფიზმი რუსეთის აზიის და შორეული აღმოსავლეთის მხარეებში (ელანსკი და სხვები, 2001). ახლა კი ეს მეთოდი მთავარ რჩება P. infestans- ის პოპულაციის კვლევებში. ამასთან, მის ფართო განაწილებას ხელს უშლის საკმაოდ მაღალი ღირებულება და მშრომელთა ინტენსივობა შესრულებაში.
კიდევ ერთი პერსპექტიული ტექნიკა, რომელიც იშვიათად გამოიყენება P. infestans- ის კვლევებში არის მიკროტელიტური განმეორებითი (SSR) ანალიზი. ამჟამად, ეს მეთოდი ფართოდ გამოიყენება კლონური ხაზების გამოსაყოფად. შტამების ანალიზისთვის ფართოდ იქნა გამოყენებული ფენოტიპული ნიშნების ისეთი ნიშნები, როგორიცაა ვირუსული გენების არსებობა კარტოფილის ჯიშებში (Avdey, 1995, Ivanyuk et al., 2002, Ulanova et al., 2003) და პომიდორი. ამ დროისთვის, კარტოფილის ჯიშების მიმართ ვირუსულობის გენებმა დაკარგეს თავიანთი მნიშვნელობა, როგორც ნიშნის ნიშნები პოპულაციის კვლევებისთვის, იზოლაციების აბსოლუტურ უმრავლესობაში ვირუსული გენების მაქსიმალური (ან მასთან ახლოს) რიცხვის გამო. ამავდროულად, პომიდვრის ჯიშის T1 ვირუსულობის გენი, რომელსაც გააჩნია შესაბამისი Ph1 გენი, კვლავ წარმატებით გამოიყენება მარკერის მახასიათებლად (Lavrova et al., 2003; Ulanova et al., 2003).
მრავალ კვლევაში, ფუნგიციდების წინააღმდეგობა გამოიყენება მარკერის სახით. ეს თვისება არასასურველია პოპულაციის კვლევებში გამოსაყენებლად, კლონურ ხაზებში რეზისტენტული მუტაციების საკმაოდ ადვილი გამოვლენის გამო, მინერალურში სოკოვანი პრეპარატების შემცველი მეტალაქსილის (ან მეფენოქსამის) გამოყენების შემდეგ. მაგალითად, წინააღმდეგობის დონის მნიშვნელოვანი განსხვავებები ნაჩვენებია Sib1 კლონური ხაზის ფარგლებში (Elansky et al., 2001).
ამრიგად, დაწყვილების ტიპი, პეპტიდაზას იზოფერმენტული სპექტრი, მიტოქონდრიული დნმ-ის ტიპი, RFLP-RG57, SSR წარმოადგენს მონაცემთა ბანკების შექმნისა და კოლექციებში შტამების ეტიკეტირების უპირატეს მახასიათებლებს. შეზღუდული ნიმუშების შედარების მიზნით, თუ საჭიროა მარკერის მახასიათებლების მაქსიმალური რაოდენობის გამოყენება, შეგიძლიათ გამოიყენოთ AFLP, RAPD, InterSSR, Inter-SINE PCR (ცხრილი 5). ამასთან, უნდა გვახსოვდეს, რომ ეს მეთოდები ცუდად განმეორებადია და თითოეულ ინდივიდუალურ ექსპერიმენტში (გამაძლიერებელი ელექტროფორეზის ციკლი) საჭიროა რამდენიმე საცნობარო იზოლატის გამოყენება.
ცხრილი 5. შტამების გამოკვლევის სხვადასხვა მეთოდების შედარება P. infestans
Კრიტერიუმი | TC | იზოფერის პოლიციელები | MtDNA | RFLP-RG57 | RAPD | ISSR | სსრ | AFLP | Rev |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
ინფორმაციის რაოდენობა | Н | Н | Н | С | В | В | С | В | В |
გამრავლება | В | В | В | В | Н | Н | С | С | С |
არტეფაქტების შესაძლებლობა | Н | Н | Н | Н | В | С | Н | С | В |
ღირებულება | Н | С | Н | В | Н | Н | Н | С | Н |
შრომის ინტენსივობა | Н | Н | Н | В | NS * | NS * | Н | С | NS * |
ანალიზის სიჩქარე ** | В | Н | Н | С | Н | Н | Н | Н | Н |
შენიშვნა: H - დაბალი, C - საშუალო, B - მაღალი; НС * - შრომის ინტენსივობა დაბალია აგაროზას გელის ან ავტომატის გამოყენებისას
გენოტიპერი, საშუალო - პოლიაქრილამიდის გელში დისტილაციით, ეტიკეტირებული პრაიმერებით,
** - არ ჩავთვლით დნმ-ის იზოლაციისთვის მიცელიუმის გაზრდაზე დახარჯულ დროს.
მოსახლეობის სტრუქტურა
კლონური ხაზები
არარსებობის გამო რეკომბინაცია ან მისი უმნიშვნელო წვლილი მოსახლეობის სტრუქტურაში, მოსახლეობა შედგება გარკვეული რაოდენობის კლონებისგან, რომელთა გენეტიკური გაცვლა ძალიან იშვიათია.
ასეთ პოპულაციებში უფრო ინფორმატიულია არა ცალკეული გენების სიხშირეების, არამედ გენოტიპების სიხშირეების შესწავლა, რომლებსაც აქვთ საერთო წარმოშობა (კლონური შტრიხები ან კლონური ხაზები) და განსხვავდებიან მხოლოდ წერტილოვანი მუტაციების მიხედვით. გასული საუკუნის 57-იანი წლების დასაწყისში RFLP-RG90 მეთოდის გაჩენის შემდეგ მნიშვნელოვნად დააჩქარა პოპულაციის გვიანი პათოგენის პოპულაციის კვლევები და კლონური ხაზების ანალიზი. RFLP-RG57- თან ერთად, კლონური ხაზების დასადგენად გამოიყენება დაწყვილების ტიპი, პეპტიდაზას და გლუკოზა-6-ფოსფატის იზომერაზა იზოფერმენტების სპექტრები და მიტოქონდრიული დნმ-ის ტიპი. ყველაზე გავრცელებული კლონური ხაზების მახასიათებლები ნაჩვენებია ცხრილში 6.
1-იანი წლების ბოლომდე ყველგან დომინირებდა პოპულაციებზე აშშ-ის კლონი, რის შემდეგაც მისი ჩანაცვლება დაიწყო სხვა კლონებით და გაქრა ევროპიდან და ჩრდილოეთ ამერიკიდან. ის ახლა გვხვდება შორეულ აღმოსავლეთში (ფილიპინები, ტაივანი, ჩინეთი, იაპონია, კორეა, კოჰი და სხვები, 80 წ., მოსა და სხვ., 1994 წ.), აფრიკაში (უგანდა, კენია, რუანდა, გუდვინი და სხვები, 1993 წ., ვეგა-სანჩესი და ა.შ. al., 1994; Ochwo et al., 2000) და სამხრეთ ამერიკაში (ეკვადორი, ბრაზილია, პერუ, Forbes et al., 2002, Goodwin et al., 1997). მხოლოდ ავსტრალიაში არ არის გამოვლენილი შტამების კუთვნილი შტამები. როგორც ჩანს, P. infestans იზოლატორები მიგრაციის სხვა ტალღით მოვიდნენ ავსტრალიაში (Goodwin, 1994).
კლონი US-6 მიგრირებულიყო ჩრდილოეთ მექსიკიდან კალიფორნიაში 70-იანი წლების ბოლოს და 32 წლიანი დაავადებისგან თავისუფალი ეპიდემია გამოიწვია კარტოფილსა და პომიდორში. მაღალი აგრესიულობის გამო, მან გადაადგილდა კლონი US-1 და დაიწყო დომინირება აშშ-ს დასავლეთ სანაპიროზე (Goodwin et al., 1995a).
აშშ -7 და აშშ -8 გენოტიპები აღმოაჩინეს შეერთებულ შტატებში 1992 წელს და უკვე 1994 წელს ფართოდ გავრცელდა შეერთებულ შტატებსა და კანადაში. ერთი საველე სეზონის განმავლობაში, კლონ US-8- ს შეუძლია თითქმის მთლიანად გადააადგილოს კლონი US-1 კარტოფილის ნაკვეთებში, რომლებიც თავდაპირველად ორივე კლონით იყო დაინფიცირებული თანაბარი კონცენტრაციით (მილერი და ჯონსონი, 2000).
კლონები BC-1-დან BC-4 გამოვლენილია ბრიტანულ კოლუმბიაში მცირე რაოდენობით იზოლირებულებში Goodwin et al., 1995b). კლონი US-11 ფართოდ გავრცელდა შეერთებულ შტატებში და შეცვალა US-1 ტაივანში. კლონები JP-1 და EC-1, კლონ US-1- თან ერთად, შესაბამისად გავრცელებულია იაპონიასა და ეკვადორში (Koh et al., 1994; Forbes et al., 1997).
SIB-1 არის კლონი, რომელიც რუსეთში გაბატონდა უზარმაზარ ტერიტორიაზე მოსკოვის რეგიონიდან სახალინამდე. მოსკოვის რეგიონში ის 1993 წელს აღმოაჩინეს და ზოგიერთი საველე პოპულაცია ძირითადად შედგებოდა ამ კლონური ხაზის შტამებისაგან, მეტად მდგრადია მეტალაქსილის მიმართ. 1993 წლის შემდეგ ამ კლონის გავრცელება მნიშვნელოვნად შემცირდა. 1997-1998 წლებში ურალის გარეთ, SIB-1 ყველგან იყო ნაპოვნი, გარდა ხაბაროვსკის ტერიტორიისა (კლონი SIB-2 გავრცელებულია იქ). კლონების სივრცული განცალკევება სხვადასხვა ტიპის შეჯვარებით გამორიცხავს ციმბირსა და შორეულ აღმოსავლეთში სექსუალურ პროცესს. მოსკოვის რეგიონში, ციმბირისგან განსხვავებით, მოსახლეობა მრავალი კლონით არის წარმოდგენილი; თითქმის ყველა იზოლატს აქვს უნიკალური მულტილოკუსის გენოტიპი (ელანსკი და სხვები, 2001, 2015). ეს მრავალფეროვნება არ შეიძლება აიხსნას მხოლოდ სოკოვანი შტამების იმპორტირებით მსოფლიოს სხვადასხვა კუთხიდან იმპორტირებულ სათესლე მასალთან ერთად. მას შემდეგ, რაც პოპულაციაში ხდება ორივე ტიპის შეჯვარება, შესაძლებელია მისი მრავალფეროვნება განმეორებით კომბინაციამაც იყოს. ამრიგად, ბრიტანულ კოლუმბიაში, BC-2, BC-3 და BC-4 გენოტიპების გაჩენა სავარაუდოა BC-1 და US-6 კლონების ჰიბრიდიზაციის გამო (Goodwin et al., 1995b). შესაძლებელია, რომ ჰიბრიდული შტამები გვხვდება მოსკოვის პოპულაციებში. მაგალითად, MO-4, MO-8 და MO-11 ჰეტეროზიგოტური შტამები PEP ლოკუსისთვის შეიძლება იყოს ჰიბრიდები MO-12, MO-21, MO-22 შტამებს შორის, რომლებსაც აქვთ A2 დაწყვილების ტიპი და ჰომოზიგოტური PEP ლოკუსის და შტამის ერთი ალელისთვის MO-8, რომელსაც აქვს A1 დაწყვილების ტიპი და ჰომოზიგოტურია ლოკუსის სხვა ალელისთვის. თუ ეს ასეა და P. infestans– ის თანამედროვე პოპულაციებში შეიმჩნევა სექსუალური პროცესის როლის გაზრდის ტენდენცია, მაშინ მულტილოკუსის კლონების ანალიზის საინფორმაციო ღირებულება შემცირდება (ელანსკი და სხვები, 2001, 2015).
კლონური ხაზების ვარიაცია
მე -90 საუკუნის 20-იან წლებამდე კლონური ხაზი US-1 ფართოდ იყო გავრცელებული მსოფლიოში. საველე და რეგიონული პოპულაციების უმეტესობა მხოლოდ შტამებისგან შედგებოდა, აშშ-1 გენოტიპის მქონე. ამასთან, დაფიქსირდა განსხვავებები იზოლატებს შორის, რაც, სავარაუდოდ, გამოწვეულია მუტაციური პროცესით. მუტაციები მოხდა როგორც ბირთვულ, ასევე მიტოქონდრიულ დნმ-ში და გავლენას ახდენდა, სხვა საკითხებთან ერთად, ფენილამიდის წამლების მიმართ რეზისტენტობის დონეზე და ვირუსული გენების რაოდენობაზე. ხაზები, რომლებიც მუტაციებით განსხვავდება ორიგინალური გენოტიპებისგან, მითითებულია დამატებითი ციფრებით ორიგინალური გენოტიპის სახელის შემდეგ წერტილის შემდეგ (მაგალითად, კლონური ხაზის US-1.1 აშშ-1 მუტანტის ხაზი). თითის ანაბეჭდის დნმ ხაზები US-1.5 და US-1.6 შეიცავს სხვადასხვა ზომის აქსესუარების ხაზებს (Goodwin et al., 1995a, 1995b); კლონური ხაზი US-6.3 ასევე განსხვავდება US-6- ისგან ერთი აქსესუარის ხაზით (გუდვინი, 1997, ცხრილი 7).
მიტოქონდრიული დნმ-ის შესწავლისას აღმოჩნდა, რომ მხოლოდ 1 ბ ტიპის მიტოქონდრიული დნმ გვხვდება კლონური ხაზის US-1 (Carter et al., 1990). ამასთან, პერუდან და ფილიპინებიდან ამ კლონური შტოს შტამების შესწავლისას აღმოჩნდა იზოლატები, რომელთა მიტოქონდრიული დნმ – ის ტიპები განსხვავდებოდა 1 ბ – სგან ჩანართებისა და ამოღების არსებობით (Goodwin, 1991, Koh et al., 1994).
ცხრილი 6. ზოგიერთი P. infestans კლონური ხაზების მულტილოკუსის გენოტიპები
სახელი | დაწყვილების ტიპი | იზოზიმები | დნმ თითის ანაბეჭდები | MtDNA ტიპის | |
ჯიპიაი | PEP | ||||
US-1 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1.0111010110011 + 24 | Ib |
US-2 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1.0111010010011 + 24 | - |
US-3 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1.0111000000011 + 24 | - |
US-4 | A1 | 100/100 | 92/92 | 1.0111010010011 + 24 | - |
US-5 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1.0111010010011 + 24 | - |
US-6 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1.0111110010011 + 24 | II ბ |
US-7 | A2 | 100/111 | 100/100 | 1.0011000010011 + 24 | Ia |
US-8 | A2 | 100/111/122 | 100/100 | 1.0011000010011 + 24 | Ia |
US-9 | A1 | 100/100 | 83/100 | * | - |
US-10 | A2 | 111/122 | 100/100 | - | - |
US-11 | A1 | 100/111 | 92/100 | 1.0101110010011 + 24 | II ბ |
US-12 | A1 | 100/111 | 92/100 | 1.0001000010011 + 24 | - |
US-14 | A2 | 100/122 | 100/100 | 1.0000000000011 + 24 | - |
US-15 | A2 | 100/100 | 92/100 | 1.0001000010011 + 24 | Ia |
US-16 | A1 | 100/111 | 100/100 | 1.0001100010011 + 24 | - |
US-17 | A1 | 100/122 | 100/100 | 1.0100010000011 + 24 | - |
US-18 | A2 | 100/100 | 92/100 | 1.0001000010011 + 24 | Ia |
US-19 | A2 | 100/100 | 92/100 | 1.0101010000011 + 24 | Ia |
EC-1 | A1 | 90/100 | 96/100 | 1.1111010010011 + 24 | IIa |
SIB-1 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0001000110011 + 24 | IIa |
SIB-2 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1.0001000010011 + 24 | IIa |
SIB-3 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.1001010100011 + 24 | IIa |
MO-1 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1.0001000110011 + 24 | IIa |
MO-2 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1.0001000010011 + 24 | Ia |
MO-3 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0101000010011 + 24 | IIa |
MO-4 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1.0101110110011 + 24 | IIa |
MO-5 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0001010010011 + 24 | IIa |
MO-6 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0101010010011 + 24 | Ia |
MO-7 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1.0001000110011 + 24 | IIa |
MO-8 | A1 | 100/100 | 92/92 | 1.0101100010011 + 24 | IIa |
MO-9 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1.0001000010011 + 24 | IIa |
MO-10 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0101100000011 + 24 | Ia |
MO-11 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1.0101010010011 + 24 | Ia |
MO-12 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1.0101010010011 + 24 | Ia |
MO-13 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0101010000011 + 24 | Ia |
MO-14 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.01010010011 + 22 | Ia |
MO-15 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.101110010011 + 23 | Ia |
MO-16 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0001000000011 + 24 | IIa |
MO-17 | A1 | 86/100 | 100/100 | 1.0101010110011 + 24 | Ib |
MO-18 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0101110010011 + 24 | IIa |
MO-19 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1.0101010000011 + 24 | IIa |
MO-20 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1.0101010000011 + 24 | IIa |
MO-21 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1.0101010000011 + 24 | IIa |
შენიშვნა: * - მონაცემები არ არის.
ცხრილი 7. მულტილოკუსის გენოტიპები და მათი მუტანტური ხაზები
სახელი | დაწყვილების ტიპი | | დნმ თითის ანაბეჭდები (RG57) | შენიშვნები | |
ჯიპიაი | PEP-1 | ||||
US-1 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1011101011001101000110011 | ორიგინალური გენოტიპი 1 |
US-1.1 | A1 | 86/100 | 100/100 | 1011101011001101000110011 | მუტაცია PEP- ში |
US-1.2 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1011101010001101000110011 | მუტაცია RG57- ში |
US-1.3 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1011101001001101000110011 | მუტაცია RG57- ში |
US-1.4 | A1 | 86/100 | 100/100 | 1011101010001101000110011 | მუტაცია RG57 და PEP– ში |
US-1.5 | A1 | 86/100 | 92/100 | 1011101011001101010110011 | მუტაცია RG57- ში |
US-6 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1011111001001100010110011 | ორიგინალური გენოტიპი 2 |
US-6.1 | A1 | 100/100 | 92 /92 | 1011111001001100010110011 | მუტაცია PEP- ში |
US-6.2 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1011101001001100010110011 | მუტაცია RG57- ში |
US-6.3 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1011111001011100010110011 | მუტაცია RG57- ში |
US-6.4 | A1 | 100/100 | 100/100 | 1011011001001100010110011 | მუტაცია RG57 და PEP– ში |
US-6.5 | A1 | 100/100 | 92/100 | 1011111001001100010010011 | მუტაცია RG57- ში |
BR-1 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1011101000001100001111011 | ორიგინალური გენოტიპი 3 |
BR-1.1 | A2 | 100/100 | 100/100 | 1010101000001100001110011 | მუტაცია RG57- ში |
ასევე არის ცვლილებები იზოციმების სპექტრში. როგორც წესი, ისინი გამოწვეულია ამ ფერმენტის ჰეტეროზიგოტური ორგანიზმის, ჰომოზიგოტურებად, თავდაპირველად ჰეტეროზიგოტური დაშლით. 1993 წელს, ტომატის ხილზე, ჩვენ დავადგინეთ შტამი, რომელიც ახასიათებს US-1: RG57 თითის ანაბეჭდის, მიტოქონდრიული დნმ-ის ტიპისა და გლუკოზა-86-ფოსფატი-იზომერაზის 100/6 გენოტიპისთვის, მაგრამ ეს იყო ჰემოზიგოტური (100/100) პირველი პეპტიდაზას ლოკუსის ნაცვლად ამ კლონური ხაზისთვის დამახასიათებელი 92/100 ჰეტეროზიგოტი. ჩვენ დავასახელეთ ამ შტამის გენოტიპი MO-17 (ცხრილი 6). მუტანტის ხაზები US-1.1 და US-1.4 ასევე განსხვავდება US-1- ისგან მუტაციებით პირველი პეპტიდაზას ლოკუსში (ცხრილი 7).
მუტაციები, რომლებიც იწვევს კარტოფილისა და პომიდვრის ჯიშების ვირუსული გენების რაოდენობის ცვლილებას, საკმაოდ ხშირია. ისინი აღინიშნებოდა კლონური ხაზის US-1 იზოლატებს შორის ნიდერლანდებიდან (დრენტი და სხვები, 1994), პერუდან (გუდვინი და სხვები, 1995 ა), პოლონეთიდან (სუიკოვსკი და სხვ., 1991), ჩრდილოეთ ჩრდილოეთ ამერიკაში (გუდვინი და სხვ.) ., 1995 ბ). კარტოფილის ვირუსული გენების რიცხვში ასევე შეინიშნებოდა კანადასა და შეერთებულ შტატებში კლონური ხაზების US-7 და US-8 იზოლატებს შორის (გუდვინი და სხვები, 1995 ა), SIB-1 ხაზის იზოლირებებში რუსეთის აზიის ნაწილში (ელანსკი და სხვები, 2001) )
იზოლირებული გამოყოფა ფენილამიდის წამლებისადმი მდგრადობის დონეს მონოკლონური ველის პოპულაციებში, ყველა მათგანი მიეკუთვნებოდა კლონური ხაზის Sib-1 (Elansky et al, 2001, Table 1). კლონური ხაზის US-1 თითქმის ყველა შტამი მეტად მგრძნობიარეა მეტალაქსილის მიმართ; ამასთან, ამ ხაზის მაღალრეზისტენტული იზოლატები იზოლირებული იქნა ფილიპინებში (Koh et al., 1994) და ირლანდიაში (Goodwin et al., 1996)
P. infestans– ის თანამედროვე პოპულაციები
ცენტრალური ამერიკა (მექსიკა)
P. infestans– ის მოსახლეობა მექსიკაში მკვეთრად განსხვავდება მსოფლიოს სხვა პოპულაციებისგან, რაც პირველ რიგში განპირობებულია მისი ისტორიული მდგომარეობით. მრავალრიცხოვანმა გამოკვლევებმა ამ პოპულაციასა და მასთან დაკავშირებულ P. infestans სახეობის ფიტოფთორას სახეობებსა და ასევე Solanum გვარის ადგილობრივ სახეობებზე მიგვიყვანა დასკვნამდე, რომ პათოგენის ევოლუცია მექსიკის ცენტრალურ ნაწილში მოხდა მასპინძელი მცენარეების ევოლუციასთან ერთად და ასოცირდება სექსუალურ რეკომბინაციასთან. , 2005). შეჯვარების ორივე ტიპი წარმოდგენილია პოპულაციაში, თანაბარი პროპორციით, ხოლო ნიადაგში ოოსპორების არსებობა, კარტოფილის მცენარეებზე და ტუბერებზე და ველურ მონათესავე სახეობებთან ერთად, ამტკიცებს პოპულაციაში სექსუალური პროცესის არსებობას (Fernández-Pavía et al., 2002). ტოლუკას ხეობისა და მის შემოგარენში ჩატარებულმა ბოლოდროინდელმა გამოკვლევებმა (პათოგენის წარმოშობის სავარაუდო ცენტრი) დაადასტურა P. infestans- ის ადგილობრივი მოსახლეობის მაღალი გენეტიკური მრავალფეროვნება (134 მრავალფეროვანი გენოტიპი 176 ნიმუშში) და რეგიონში რამდენიმე დიფერენცირებული ქვეჯგუფის არსებობა (Wang et al., 2017). ამ დიფერენცირების ხელშემწყობი ფაქტორებია ცენტრალური მექსიკის მაღალმთიან რეგიონებში დამახასიათებელი ქვეჯგუფების სივრცული დაყოფა, კულტივირების პირობებში განსხვავება და კარტოფილის ჯიშები, რომლებიც გამოიყენება ხეობებსა და მთებში, და ველური ტუბერკულოზური სოლანუმის სახეობების არსებობა, რომელსაც შეუძლია ალტერნატიული მასპინძლის როლი შეასრულოს (Fry et al) ., 2009).
ამასთან, უნდა აღინიშნოს, რომ ჩრდილოეთ მექსიკაში P. infestans– ის პოპულაციები საკმაოდ კლონურია და უფრო ჰგავს ჩრდილოეთ ამერიკის პოპულაციებს, რამაც შეიძლება მიუთითოს, რომ ეს არის ახალი გენოტიპები (Fry et al., 2009).
ჩრდილოეთ ამერიკაში
P. infestans- ის ჩრდილოეთ ამერიკის პოპულაციებს ყოველთვის ჰქონდათ ძალიან მარტივი სტრუქტურა და მათი კლონური ხასიათი დამყარდა მიკროტელიტური ანალიზის გამოყენებამდე დიდი ხნით ადრე. 1987 წლამდე კლონური ხაზი US-1 დომინირებდა შეერთებულ შტატებსა და კანადაში (Goodwin et al., 1995). 70-იანი წლების შუა პერიოდში, როდესაც გამოჩნდა მეტალაქსილზე დაფუძნებული ფუნგიციდები, ამ კლონის ჩანაცვლება დაიწყო სხვა, უფრო მდგრადი გენოტიპებით, რომლებიც გადასახლდნენ მექსიკიდან (გუდვინი და სხვები, 1998). 90-იანი წლების ბოლოს. აშშ -8 გენოტიპმა სრულად ჩაანაცვლა აშშ-1 გენოტიპი შეერთებულ შტატებში და გახდა დომინანტი კლონური ხაზი კარტოფილზე (Fry et al., 2009; Fry et al., 2015). განსხვავებული მდგომარეობა იყო პომიდვრის შემთხვევაში, რომელიც მუდმივად შეიცავს რამდენიმე კლონალურ ხაზს და მათი შემადგენლობა წლიდან წლამდე იცვლებოდა (Fry et al., 2009).
2009 წელს შეერთებულ შტატებში დაიწყო პომიდვრის გვიან დაავადების ფართო მასშტაბის ეპიდემია. ამ პანდემიის თავისებურება იყო მისი თითქმის ერთდროული დაწყება აშშ – ს ჩრდილო – აღმოსავლეთის ბევრგან და აღმოჩნდა, რომ ეს დაკავშირებულია ინფიცირებული პომიდვრის ნერგების დიდ გაყიდვებთან დიდ ბაღების ცენტრებში (Fry et al., 2013). მოსავლის ზარალი დიდი იყო. დაზარალებული ნიმუშების მიკროსატელიტურმა ანალიზმა ცხადყო, რომ პანდემიური შტამი ეკუთვნოდა კლონური ხაზის US-22 A2 ტიპის შეჯვარებას. 2009 წელს, ამ გენოტიპის წილმა P. infestans- ის ამერიკულ მოსახლეობაში 80% -ს მიაღწია (Fry et al., 2013). მომდევნო წლებში, აგრესიული გენოტიპების წილი აშშ –23 (ძირითადად პომიდორზე) და აშშ –24 (კარტოფილზე) სტაბილურად გაიზარდა მოსახლეობაში, თუმცა 2011 წლის შემდეგ აშშ – 24 – ის გამოვლენის მაჩვენებელი მნიშვნელოვნად შემცირდა და დღეისათვის პათოგენური პოპულაციის დაახლოებით 90% შეერთებული შტატები წარმოდგენილია US-23 გენოტიპით (Fry et al., 2015).
კანადაში, ისევე როგორც შეერთებულ შტატებში, 90-იანი წლების ბოლოს. დომინანტი გენოტიპი US-1 ჩანაცვლდა US-8, რომლის დომინანტი პოზიცია უცვლელი დარჩა 2008 წლამდე. კანადაში სერიოზული იყო გვიანი ავადმყოფობის ეპიდემიები, რომლებიც დაკავშირებულია პომიდვრის ინფიცირებული ნერგების რეალიზაციასთან, მაგრამ ეს გამოწვეული იყო US-2009 და US-2010 გენოტიპებით (Kalischuk et al., 23). აღსანიშნავია ამ გენოტიპების მკაფიო გეოგრაფიული დიფერენციაცია: აშშ – 8 დომინირებდა კანადის დასავლეთ პროვინციებში (2012%), ხოლო აშშ –23 დომინირებდა აღმოსავლეთ პროვინციებში (68%). მომდევნო წლებში, 8-აშშ გავრცელდა აღმოსავლეთ რეგიონებში; თუმცა, ზოგადად, მისი წილი მოსახლეობაში ოდნავ შემცირდა ქვეყანაში გენოტიპების US-83 და US-23 გაჩენის ფონზე (პეტერსი და სხვები, 22). დღეისათვის აშშ-24 ინარჩუნებს დომინანტურ პოზიციას მთელ კანადაში; US-2014 იმყოფება ბრიტანულ კოლუმბიაში, ხოლო US-23 და US-8 ონტარიოში (პეტერსი, 23).
ამრიგად, P. infestans- ის ჩრდილოეთ ამერიკის მოსახლეობა ძირითადად კლონური ხაზებია. ბოლო 40 წლის განმავლობაში, კლონური გენოტიპების გამოვლენილმა რაოდენობამ 24-ს მიაღწია. მიუხედავად იმისა, რომ პოპულაციაში ორივე ტიპის დაწყვილების შტამები არსებობს, სექსუალური რეკომბინაციის შედეგად ახალი გენოტიპების გაჩენის ალბათობა საკმაოდ დაბალია. ამის მიუხედავად, ბოლო 20 წლის განმავლობაში დაფიქსირდა ეფემერული რეკომბინანტული პოპულაციების გაჩენის რამდენიმე შემთხვევა (Gavino et al., 2000; Danish et al., 2014; Peters et al., 2014), და ერთ შემთხვევაში, გადაკვეთის შედეგი იყო გენოტიპი US-11 , რომელიც მრავალი წლის განმავლობაში იყო დამკვიდრებული ჩრდილოეთ ამერიკაში (Gavino et al., 2000). 2009 წლამდე პოპულაციების სტრუქტურაში ცვლილებები ასოცირდება ახალი, უფრო აგრესიული გენოტიპების გაჩენასთან, მათ შემდგომ მიგრაციასთან და ადრე დომინანტური წინამორბედების გადაადგილებასთან. რა მოხდა 2009-2010 წლებში აშშ – სა და კანადაში ეპიფიტოტიკებმა პირველად აჩვენა, რომ გლობალიზაციის ეპოქაში დაავადების აფეთქება შეიძლება ასოცირებული იყოს ახალი გენოტიპების აქტიურ გავრცელებასთან ინფიცირებული სარგავი მასალის გაყიდვისას.
სამხრეთ ამერიკა
ბოლო დრომდე, სამხრეთ ამერიკული მოსახლეობის P. infestans– ის კვლევები არც რეგულარული იყო და არც მასშტაბური. ცნობილია, რომ ამ პოპულაციების სტრუქტურა საკმაოდ მარტივია და მოიცავს 1-5 კლონალურ ხაზს ქვეყნის მიხედვით (Forbes et al., 1998). ასე რომ, 1998 წლისთვის კარტოფილზე აღმოაჩინეს გენოტიპები US-1 (ბრაზილია, ჩილე) BR-1 (ბრაზილია, ბოლივია, ურუგვაი, პარაგვაი), EC-1 (ეკვადორი, კოლუმბია, პერუ და ვენესუელა), AR-1, AR. -2, AR-3, AR-4 და AR-5 (არგენტინა), PE-3 და PE-7 (სამხრეთ პერუ). წყვილების ტიპი A2 იმყოფებოდა ბრაზილიაში, ბოლივიასა და არგენტინაში და ის არ აღმოჩნდა ბოლივიასა და პერუს საზღვრის მიღმა, ტიტიკაკას ტბის მიდამოში, რომლის უკან ანდებში დომინირებდა EC-1 A1 გენოტიპი. პომიდორზე, აშშ-1 დარჩა დომინანტური გენოტიპი მთელ სამხრეთ ამერიკაში.
მეტ-ნაკლებად ვითარება გაგრძელდა 2000-იან წლებში. მნიშვნელოვანი წერტილი იყო ჩრდილოეთ ანდებში ველურად მზარდი კარტოფილის ნათესავების (S. brevifolium და S. tetrapetalum) აღმოჩენა A2 ტიპის ახალი კლონური ხაზის EC-2 (Oliva et al., 2010). ფილოგენეტიკურმა გამოკვლევებმა აჩვენა, რომ ეს ხაზი სრულად არ არის იდენტური P. infestans– ს, თუმცა იგი მჭიდრო კავშირშია მასთან, რომელთანაც შემოთავაზებული იქნა მისი განხილვა, ისევე როგორც კიდევ ერთი ხაზი EC-3, იზოლირებული პომიდვრის ხისგან S. betaceum, რომელიც იზრდება ანდებში, ახალი სახეობა, სახელად P. andina; ამასთან, ამ სახეობის სტატუსი (დამოუკიდებელი სახეობა ან P. infestans– ის ჰიბრიდი ჯერ კიდევ უცნობი ხაზით) ჯერ კიდევ გაურკვეველია (Delgado et al., 2013).
ამჟამად, P. infestans- ის სამხრეთ ამერიკის ყველა პოპულაცია კლონურია. მიუხედავად ორივე ტიპის დაწყვილების არსებობისა, არ არის გამოვლენილი რეკომბინანტული პოპულაციები. პომიდორზე, აშშ-1 გენოტიპი ყველგან არის გავრცელებული, აშკარად გადაადგილებულია კარტოფილისგან ადგილობრივი შტამებისგან, რომელთა ზუსტი წარმოშობა ჯერ კიდევ უცნობია. ბრაზილიაში, ბოლივიასა და ურუგვაიში არის BR-1 გენოტიპი; პერუში, US-1 და EC-1- თან ერთად, კიდევ რამდენიმე ადგილობრივი გენოტიპია. ანდებში დომინანტური პოზიცია შენარჩუნებულია კლონური ხაზით EC-1, რომლის ურთიერთობაც ახლახან აღმოჩენილ P. andina- სთან ჯერ კიდევ არ არის გამოკვლეული. ერთადერთი "არასტაბილური" ადგილი, სადაც 2003-2013 წლების პერიოდისთვის. მოსახლეობაში მნიშვნელოვანი ცვლილებები მოხდა, გახდა ჩილე (Acuña et al., 2012), სადაც 2004-2005 წლებში. პათოგენების პოპულაციას ახასიათებს მეტალაქსილის მიმართ მდგრადობა და ახალი მიტოქონდრიული დნმ ჰაპლოტიპი (Ia ადრე არსებული Ib- ის ნაცვლად). 2006 წლიდან 2011 წლამდე პოპულაციაში დომინირებდა 21 გენოტიპი (SSR– ის მიხედვით), რომლის წილმა 90% –ს მიაღწია, რის შემდეგაც პალმა გადავიდა 20 – ე გენოტიპზე, რომლის გაჩენის სიხშირე მომდევნო ორ წელიწადში დაახლოებით 67% იყო (Acuña, 2015).
ევროპის
ევროპის ისტორიაში, ჩრდილოეთ ამერიკიდან P. infestans– ის მიგრაციის სულ მცირე ორი ტალღა დაფიქსირდა: XIX საუკუნეში. (HERB-1) და მე -1 საუკუნის დასაწყისში (US-70). მეტალაქსილის შემცველი ფუნგიციდების საყოველთაო განაწილება 1-იან წლებში. გამოიწვია დომინანტური გენოტიპის US-XNUMX გადაადგილება და მისი ჩანაცვლება ახალი გენოტიპებით. შედეგად, დასავლეთ ევროპის ქვეყნების უმეტესობაში, გამომწვევის პოპულაციები ძირითადად რამდენიმე კლონური ხაზით იყო წარმოდგენილი.
მიკროსატელიტური ანალიზის გამოყენებით პათოგენური პოპულაციების ანალიზისთვის შესაძლებელი გახდა 2005-2008 წლებში დასავლეთ ევროპაში მომხდარი სერიოზული ცვლილებების იდენტიფიცირება. 2005 წელს დიდ ბრიტანეთში აღმოაჩინეს ახალი კლონური ხაზი, სახელწოდებით 13_A2 (ან "ცისფერი 13") და ახასიათებს A2 შეჯვარების ტიპი , მაღალი აგრესიულობა და წინააღმდეგობა ფენილამიდების მიმართ (Shaw et al., 2007). იგივე გენოტიპი იქნა ნაპოვნი 2004 წელს ნიდერლანდებსა და ჩრდილოეთ საფრანგეთში შეგროვებულ ნიმუშებში, რაც მიანიშნებს იმაზე, რომ იგი მიგრაციაში წავიდა დიდ ბრიტანეთში კონტინენტური ევროპიდან, შესაძლოა სათესლე კარტოფილთან ერთად (Cooke et al., 2007). ამ კლონური ხაზის წარმომადგენელთა გენომის შესწავლამ აჩვენა მისი თანმიმდევრობის პოლიმორფიზმის მაღალი ხარისხი (2016 წლისთვის, მისი ქვეკლონური ვარიაციების რაოდენობამ 340 მიაღწია) და გენის გამოხატვის დონის ვარიაციის მნიშვნელოვანი ხარისხი, მათ შორის. ეფექტორული გენები მცენარეთა ინფექციის დროს (Cooke et al., 2012; Cooke, 2017). ამ მახასიათებლებმა, ბიოტროფიული ფაზის ხანგრძლივობასთან ერთად, შეიძლება გამოიწვიოს 13_A2- ის გაზრდილი აგრესიულობა და მისი უნარი დაინფიციროს თუნდაც კარტოფილის ჯიშები, რომლებიც მდგრადია გვიან დაავადებაზე.
მომდევნო რამდენიმე წლის განმავლობაში გენოტიპი სწრაფად გავრცელდა ჩრდილო-დასავლეთ ევროპის ქვეყნებში (დიდი ბრიტანეთი, ირლანდია, საფრანგეთი, ბელგია, ნიდერლანდები, გერმანია) ადრე დომინანტი 1_A1, 2_A1, 8_A1 ერთდროულად გადაადგილებით (Montarry et al., 2010; Gisi et al.) , 2011; Van den Bosch et al., 2011; Cooke, 2015; Cooke, 2017). ვებგვერდის www.euroblight.net თანახმად, ამ ქვეყნების მოსახლეობაში 13_A2 წილმა 60-80% და მეტი მიაღწია; ამ გენოტიპის არსებობა დაფიქსირებულია აღმოსავლეთ და სამხრეთ ევროპის ზოგიერთ ქვეყანაში. ამასთან, 2009-2012 წწ. 13_A2– მა დაკარგა დომინანტური პოზიციები დიდ ბრიტანეთსა და საფრანგეთში, დაიმორჩილა 6_A1 ხაზი (8_A1 ირლანდიაში), ნიდერლანდებსა და ბელგიაში იგი ნაწილობრივ შეიცვალა გენოტიპებით 1_A1, 6_A1 და 33_A2 (Cooke et al., 2012; Cooke, 2017; Stellingwerf, 2017).
დღეისათვის, P. infestans- ის დასავლეთ ევროპის მოსახლეობის დაახლოებით 70% მონოკლონურია. ვებ – გვერდის www.euroblight.net მიხედვით, დომინანტური გენოტიპები ჩრდილო – დასავლეთ ევროპის ქვეყნებში (დიდი ბრიტანეთი, საფრანგეთი,
ნიდერლანდები, ბელგია) დაახლოებით თანაბარი პროპორციით რჩება, 13_A2 და 6_A1, ეს უკანასკნელი პრაქტიკულად არ გვხვდება მითითებული რეგიონის გარეთ (ირლანდიის გამოკლებით), მაგრამ უკვე აქვს მინიმუმ 58 ქვეკლონი (Cooke, 2017). 13_A2 ვარიაციები შესამჩნევი რაოდენობითაა გერმანიაში და ასევე სპორადულად შეინიშნება ცენტრალური და სამხრეთ ევროპის ქვეყნებში. გენოტიპი 1_A1 შეადგენს ბელგიის, ნაწილობრივ ნიდერლანდების და საფრანგეთის მოსახლეობის მნიშვნელოვან ნაწილს. 8_A1 გენოტიპი დასტაბილურდა ევროპის მოსახლეობაში 3-6% დონეზე, ირლანდიის გამოკლებით, სადაც იგი ინარჩუნებს თავის წამყვან პოზიციას და იყოფა ორ ქვეკლონად (Stellingwerf, 2017). დაბოლოს, 2016 წელს აღინიშნა ახალი გენოტიპების 36_A2 და 37_A2 შემთხვევების სიხშირის ზრდა, რაც პირველად 2013-2014 წლებში დაფიქსირდა; დღეისათვის ეს გენოტიპები გვხვდება ნიდერლანდებსა და ბელგიაში, ნაწილობრივ საფრანგეთსა და გერმანიაში, აგრეთვე დიდი ბრიტანეთის სამხრეთ ნაწილში (კუკი, 2017). დასავლეთ ევროპის მოსახლეობის დაახლოებით 20-30% ყოველწლიურად წარმოდგენილია უნიკალური გენოტიპებით.
დასავლეთ ევროპისგან განსხვავებით, 13_A2 გენოტიპის გაჩენის დროს, ჩრდილოეთ ევროპის (შვედეთი, ნორვეგია, დანია, ფინეთი) მოსახლეობა წარმოდგენილი იყო არა კლონური ხაზებით, არამედ დიდი რაოდენობით უნიკალური გენოტიპებით (ბურბერგი და სხვები,
2011). დასავლეთ ევროპაში 13_A2 აქტიური გავრცელების პერიოდში, ამ გენოტიპის არსებობა სკანდინავიაში არ აღინიშნა 2011 წლამდე, როდესაც იგი პირველად აღმოაჩინეს ჩრდილოეთ იუთლანდიაში (დანია), სადაც ძირითადად ინდუსტრიული კარტოფილის ჯიშები იზრდება მეტალაქსილის შემცველი აქტიური გამოყენებით ფუნგიციდები (Nielsen et al., 2014). Www.euroblight.net- ის თანახმად, გენოტიპი 13_A2 ასევე დაფიქსირდა ნორვეგიიდან და დანიიდან რამდენიმე ნიმუშში, ხოლო 2014 წელს ნორვეგიის რამდენიმე ნიმუშში; გარდა ამისა, 2016 წელს ფინეთში აღინიშნა გენოტიპის 2013_A6 მცირე რაოდენობით არსებობა. სკანდინავიის დაპყრობაში 1_A13 და სხვა კლონური ხაზების მარცხის მთავარ მიზეზად მიიჩნევა ამ რეგიონის კლიმატური განსხვავებები დასავლეთ ევროპის ქვეყნებისგან.
გარდა იმისა, რომ გრილი ზაფხული და ცივი ზამთარი ხელს უწყობს არა იმდენად მცენარეული მიცელიუმის გადარჩენას, რამდენადაც ოოსპორები (Sj etholm et al., 2013), ზამთარში ნიადაგის გაყინვა (რაც, ჩვეულებრივ, დასავლეთ ევროპის თბილ ქვეყნებში არ ხდება) ხელს უწყობს ოოსპორების გამონაყარის და გამწვანების სინქრონიზაციას. კარტოფილი, რაც აძლიერებს მათ როლს, როგორც პირველადი ინფექციის წყაროს (Brurberg et al., 2011). აქვე უნდა აღინიშნოს, რომ ჩრდილოეთ პირობებში ოოსპორებიდან ინფექციის განვითარება აჭარბებს ტუბერკულოზური ინფექციის განვითარებას, რაც საბოლოოდ ხელს უშლის კიდევ უფრო აგრესიული, მაგრამ მოგვიანებით განვითარებული კლონური ხაზების დომინირებას (Yuen, 2012). აღმოსავლეთ ევროპაში (პოლონეთი, ბალტიის ქვეყნები) ყველაზე მეტად შესწავლილი P. infestans პოპულაციების სტრუქტურა ძალიან ჰგავს სკანდინავიის სტრუქტურას.
შეჯვარების ორივე ტიპი აქვეა წარმოდგენილი და SSR ანალიზით განსაზღვრული გენოტიპების აბსოლუტური უმრავლესობა უნიკალურია (Chmielarz et al., 2014; Runno-Paurson et al., 2016). ისევე როგორც ჩრდილოეთ ევროპაში, კლონური ხაზების განაწილება (პირველ რიგში 13_A2 გენოტიპის) პრაქტიკულად არ იმოქმედა პათოგენის ადგილობრივ პოპულაციებზე, რომლებიც ინარჩუნებენ მრავალფეროვნების მაღალ დონეს გამოხატული დომინანტური ხაზების არარსებობით.
13_A2– ის არსებობა ზოგჯერ შეიმჩნევა კომერციული კარტოფილის ჯიშების მქონე სფეროებში. რუსეთში ვითარება ანალოგიურად ვითარდება. P. infestans იზოლაციების მიკროსატელიტური ანალიზი, რომელიც შეგროვდა 2008-2011 წლებში რუსეთის ევროპული ნაწილის 10 სხვადასხვა რეგიონში, გენოტიპური მრავალფეროვნების მაღალი ხარისხი და ევროპული კლონური ხაზების დამთხვევების სრული ნაკლებობა (Statsyuk et al., 2014). რამდენიმე წლის შემდეგ, 2013-2014 წლებში ლენინგრადის რეგიონში შეგროვებული P. infestans ნიმუშების გამოკვლევამ აჩვენა მნიშვნელოვანი განსხვავება მათსა და წინა კვლევაში გამოვლენილ ამ რეგიონის გენოტიპებს შორის. ორივე კვლევაში დასავლეთ ევროპის გენოტიპები არ იქნა ნაპოვნი (ბეკეტოვა და სხვ., 2014; კუზნეცოვა და სხვ., 2016).
P. infestans- ის აღმოსავლეთ ევროპის პოპულაციების მაღალი გენეტიკური მრავალფეროვნება და მათში დომინანტური კლონური ხაზების არარსებობა შეიძლება განპირობებული იყოს რამდენიმე მიზეზით. პირველი, ისევე როგორც ჩრდილოეთ ევროპაში, განხილული ქვეყნების კლიმატური პირობები ხელს უწყობს ოოსპორების, როგორც ინფექციის ძირითადი წყაროს ჩამოყალიბებას (ულანოვა და სხვ., 2010; Chmielarz et al., 2014). მეორეც, ამ ქვეყნებში წარმოებული კარტოფილის მნიშვნელოვანი ნაწილი მოყვანილია მცირე კერძო მეურნეობებში, რომლებიც ხშირად გარშემორტყმულია ტყეებით ან ინფექციური მასალის თავისუფლად გადაადგილების სხვა დაბრკოლებებით (Chmielarz et al., 2014). როგორც წესი, ასეთ პირობებში მოყვანილ კარტოფილს პრაქტიკულად არ ამუშავებენ ქიმიკატებით, ხოლო ჯიშების არჩევას საფუძვლად უდევს მათი გვიანი ცერცვის წინააღმდეგობა, ე.ი. არ არსებობს შერჩევითი ზეწოლა აგრესიულობისა და მეტალაქსილის მიმართ გამძლეობისთვის, რაც ართმევს რეზისტენტულ გენოტიპებს, მაგალითად, 13_A2- ს, სხვა გენოტიპებთან შედარებით უპირატესობებს (Chmielarz et al., 2014). დაბოლოს, მცირე ზომის მიწის ნაკვეთების გამო, მათი მეპატრონეები ჩვეულებრივ არ იყენებენ მოსავლის როტაციას, კარტოფილის მოყვანას წლების განმავლობაში ერთსა და იმავე ადგილზე, რაც ხელს უწყობს გენეტიკურად მრავალფეროვანი ინოკულის დაგროვებას (Runno-Paurson et al., 2016; Elansky, 2015; Elansky et al. ., 2015).
აზიის
ბოლო დრომდე, აზიაში P. infestans– ის პოპულაციების სტრუქტურა შედარებით ცუდად რჩებოდა. ცნობილი იყო, რომ იგი ძირითადად კლონური ხაზებით არის წარმოდგენილი და სექსუალური რეკომბინაციის ეფექტი ახალი გენოტიპების გაჩენაზე ძალიან მცირეა. ასე, მაგალითად, 1997-1998 წლებში. რუსეთის აზიის ნაწილში (ციმბირი და შორეული აღმოსავლეთი), პათოგენური პოპულაცია წარმოდგენილი იყო მხოლოდ სამი გენოტიპით, რომელთა უპირატესობაა SIB-1 გენოტიპი (ელანსკი და სხვები, 2001). კლონური პათოგენური ხაზების არსებობა ნაჩვენებია ისეთ ქვეყნებში, როგორიცაა ჩინეთი, იაპონია, კორეა, ფილიპინები და ტაივანი (Koh et al., 1994; Chen et al., 2009). კლონური ხაზი US-1, რომელიც დომინირებდა აზიის დიდ ტერიტორიაზე, 90-იანი წლების ბოლოს - 2000-იანი წლების დასაწყისში. თითქმის ყველგან დაიწყო სხვა გენოტიპების ჩანაცვლება, რამაც, თავის მხრივ, შეცვალა ახლები. უმეტეს შემთხვევაში, აზიის ქვეყნებში მოსახლეობის სტრუქტურისა და შემადგენლობის ცვლილებები ასოცირდება გარედან ახალი გენოტიპების მიგრაციასთან. ამრიგად, იაპონიაში, JP-3 გენოტიპის გარდა, ყველა სხვა იაპონურ გენოტიპს, რომელიც აშშ-1-ის შემდეგ გამოჩნდა (JP-1, JP-2, JP-3) მეტ-ნაკლებად დადასტურებულია გარეგანი წარმოშობა (Akino et al., 2011) ... ჩინეთში ამჟამად სამი ძირითადი პათოგენური პოპულაციაა მკაფიო გეოგრაფიული დაყოფით; ამ პოპულაციებს შორის არ არის ან ძალიან სუსტი გენის ნაკადი (Guo et al., 2010; Li et al., 2013b). გენოტიპი 13_A2 ჩინეთის ტერიტორიაზე გამოჩნდა მის სამხრეთ პროვინციებში (იუნანი და სიჩუანი) 2005-2007 წლებში, ხოლო 2012-1014 წლებში. ასევე ჩანს ჩრდილო-აღმოსავლეთით ქვეყანაში (Li et al., 2013b). ინდოეთში 13_A2 სავარაუდოდ გამოჩნდა ჩინეთში ერთსა და იმავე დროს, სავარაუდოდ, ინფიცირებული სათესლე კარტოფილით (Chowdappa et al., 2015) და 2009-2010 წლებში. ქვეყნის სამხრეთით პომიდორზე გამოიწვია გვიანი ავადმყოფობის სერიოზული ეპიფიტოზური დაავადება, რის შემდეგაც იგი კარტოფილზე გავრცელდა და 2014 წელს დასავლეთ ბენგალში გვიანი ავადმყოფობის გაჩენა გამოიწვია, რამაც მრავალი ადგილობრივი ფერმერის განადგურება და თვითმკვლელობა გამოიწვია (Fry, 2016).
აფრიკის რესპუბლიკა
2008-2010 წლამდე აფრიკის ქვეყნებში P. infestans– ის სისტემური კვლევები არ ჩატარებულა. ამ დროისთვის P. infestans- ის აფრიკული პოპულაციები შეიძლება დაიყოს ორ ჯგუფად და ეს დაყოფა აშკარად ასოცირდება ევროპიდან სათესლე კარტოფილის იმპორტის ფაქტთან.
ჩრდილოეთ აფრიკაში, რომელიც ევროპიდან აქტიურად შემოაქვს სათესლე კარტოფილი, თითქმის ყველა რეგიონში ფართოდ არის წარმოდგენილი A2 შეჯვარების ტიპი, რაც სქესობრივი რეკომბინაციის შედეგად ახალი გენოტიპების გაჩენის თეორიულ შესაძლებლობას იძლევა (Corbière et al., 2010; Rekad et al., 2017). გარდა ამისა, ალჟირში აღინიშნება 13_A2, 2_A1 და 23_A1 გენოტიპების არსებობა პირველი მათგანის მკვეთრად გამოხატული დომინირებით, აგრეთვე უნიკალური გენოტიპების პროპორციის თანდათანობითი შემცირება სრულ გაქრობამდე (Rekad et al., 2017). დანარჩენი რეგიონისგან განსხვავებით, ტუნისში (გარდა ქვეყნის ჩრდილო-აღმოსავლეთისა), პათოგენური პოპულაცია წარმოდგენილია ძირითადად A1 დაწყვილების ტიპის მიხედვით (Harbaoui et al., 2014).
კლონური ხაზი NA-01 აქ დომინანტია. ზოგადად, კლონური ხაზების წილი მოსახლეობაში მხოლოდ 43% -ს შეადგენს. აღმოსავლეთ და სამხრეთ აფრიკაში, სადაც თესლის იმპორტის მოცულობა ძალიან მცირეა (Fry et al., 2009), P. infestans წარმოდგენილია მხოლოდ ორი კლონური A1 ტიპის ხაზით, US-1 და KE-1, ხოლო ეს უკანასკნელი აქტიურად გადაადგილდება კარტოფილზე ( პულე და სხვ., 2012; Njoroge et al., 2016). დღეისათვის ორივე ამ გენოტიპს აქვს ქვეკლონური ვარიაციების შესამჩნევი რაოდენობა.
ავსტრალიაში
ავსტრალიაში კარტოფილის გვიან დაავადებაზე პირველი მოხსენება 1907 წლით თარიღდება, ხოლო პირველი ეპიფიტოზია, სავარაუდოდ, ზაფხულის თვეებში ძლიერი წვიმის შედეგად, 1909-1911 წლებში მოხდა. (დრანტი და სხვები, 2002). ზოგადად, გვიან დაავადებას არ აქვს მნიშვნელოვანი ეკონომიკური მნიშვნელობა ქვეყნისთვის. გვიანი ავადობის სპორადული აფეთქებები, პროვოცირებული ამინდის პირობებით, რომლებიც უზრუნველყოფენ მაღალ ტენიანობას, 5-7 წელიწადში ერთხელ არ ხდება და ლოკალიზებულია ძირითადად ჩრდილოეთ ტასმანიასა და ვიქტორიის ცენტრალურ ნაწილში. აღნიშნულთან დაკავშირებით, პრაქტიკულად არ არსებობს პუბლიკაციები, რომლებიც ეძღვნება P. infestans- ის ავსტრალიის მოსახლეობის სტრუქტურის შესწავლას. უახლესი ხელმისაწვდომი ინფორმაცია 1998-2000 წლებშია. (დრენტი და სხვები, 2002). ავტორების აზრით, ვიქტორიის შტატის მოსახლეობა იყო კლონური შტო US-1.3, რამაც არაპირდაპირი გზით დაადასტურა ამ გენოტიპის მიგრაცია შეერთებული შტატებიდან. ტასმანიის ნიმუშები კლასიფიცირებულია, როგორც AU-3, განსხვავებული გენოტიპებისგან, რომლებიც იმ დროისთვის არსებობდა მსოფლიოს სხვა ნაწილებში.
რუსეთში გვიანი ავადობის განვითარების თავისებურებები
ევროპაში დაინფიცირდა დაავადებული სათესლე ბოლქვებით, ნიადაგში გამოზამთრებული ოოსპორებით, აგრეთვე ქარის მიერ მოტანილი ზოოსპორანგია შარშანდელ მინდვრებში გამოზამთრებული ბოლქვებიდან გამოყვანილი მცენარეებიდან ("მოხალისე" მცენარეები), ან გროვების გროვებზე ტუბერების შენახვის სანიშნე. მათგან, გადაყრილი ტუბერების გროვებზე მოყვანილი მცენარეები ინფექციის ყველაზე საშიშ წყაროდ ითვლება. იქ, ხშირად გამოჩენილი ტუბერების რაოდენობა მნიშვნელოვანია და ზოოპარანგიის გადატანა გრძელი მანძილის მანძილზე შეიძლება. დანარჩენი წყაროები (oospores, "მოხალისე" მცენარეები) არც თუ ისე საშიშია, რადგან არ არის ჩვეულებრივი, რომ ერთსა და იმავე ველში მცენარეთა მოყვანა უფრო ხშირად ხდება, ვიდრე 3-4 წელიწადში ერთხელ. დაავადებული თესლი ტუბერებიდან ინფექცია ასევე მინიმალურია თესლის ხარისხის კარგი კონტროლის სისტემის გამო.
ზოგადად, ევროპის პოპულაციებში ინოკულის რაოდენობა შეზღუდულია, ამიტომ ეპიდემიის ზრდა საკმაოდ ნელია და მისი წარმატებით კონტროლირებადია ქიმიური ფუნგიციდური პრეპარატების გამოყენებით. ევროპულ პირობებში მთავარი ამოცანაა ინფექციის წინააღმდეგ ბრძოლა იმ ფაზაში, როდესაც იწყება ზოოსპორანგიის მასობრივი დარბევა დაზარალებული მცენარეებიდან.
რუსეთში სიტუაცია რადიკალურად განსხვავებულია. კარტოფილისა და პომიდვრის კულტურის უმეტესი ნაწილი მცირე კერძო ბაღებში იზრდება. დამცავი ზომები ან საერთოდ არ ტარდება მათზე, ან ფუნგიციდური მკურნალობა ტარდება არასაკმარისად და იწყება მწვერვალებზე გვიანი ავადობის შემდეგ. შედეგად, კერძო ბოსტნეულის ბაღები მოქმედებს, როგორც ინფექციის ძირითადი წყარო, საიდანაც ზოოსპორანგიას ქარი მიაქვს კომერციულ ნარგავებში. ეს დასტურდება ჩვენი პირდაპირი დაკვირვებით მოსკოვში, ბრიანსკში, კოსტრომაში, რიაზანის რეგიონებში: კერძო ბაღებში მცენარეების დაზიანება შეინიშნება კომერციული ნარგავების ფუნგიციდებით მკურნალობის დაწყებამდეც კი. შემდგომში, მსხვილ მინდვრებში ეპიდემია იკავებს ფუნგიციდური პრეპარატების გამოყენებას, ხოლო კერძო ბაღებში ხდება გვიან დაავადება.
კომერციული გამწვანების არასწორი ან "ბიუჯეტის" დამუშავების შემთხვევაში, მინდვრებში ჩნდება გვიანი ავადმყოფობის კერები; მოგვიანებით ისინი აქტიურად ვითარდებიან, რაც უფრო დიდ ტერიტორიებს მოიცავს (Elansky, 2015). კერძო ბაღებში ინფექცია მნიშვნელოვან გავლენას ახდენს კომერციული სფეროების ეპიდემიებზე. რუსეთის ყველა კარტოფილის მეურნეობაში, კერძო ბაღებში კარტოფილის მიერ დაკავებული ფართობი რამდენჯერმე აღემატება მსხვილი მწარმოებლების მინდვრების საერთო ფართობს. ასეთ გარემოში, კერძო ბოსტნეულის ბაღები შეიძლება განვიხილოთ, როგორც გლობალური ინოკულური რესურსი კომერციული დარგებისთვის. შევეცადოთ გამოვყოთ ის თვისებები, რომლებიც დამახასიათებელია შტამების გენოტიპებისთვის კერძო ბაღებში.
კარტოფილის, თესლისა და საკარანტინო კონტროლის დარგვა, საეჭვო უცხოელი მწარმოებლებისგან მიღებული პომიდვრის თესლი, კარტოფილისა და პომიდვრის გრძელვადიანი მოშენება იმავე ადგილებში, არასათანადო ფუნგიციდური მკურნალობა ან მათი სრული არარსებობა იწვევს კერძო ეპიფიტოტიკას, რომლის შედეგი უფასოა კერძო ბაღებში ოოსპორების გადაკვეთა, ჰიბრიდიზაცია და ფორმირება. შედეგად, აღინიშნება პათოგენის ძალიან მაღალი გენოტიპური მრავალფეროვნება, როდესაც თითქმის ყველა შტამი უნიკალურია თავისი გენოტიპით (Elansky et al., 2001, 2015). სხვადასხვა გენეტიკური წარმოშობის თესლის კარტოფილის დარგვა ნაკლებად სავარაუდოა, რომ კლონური ხაზები გაჩნდეს სპეციფიკურ ჯიშზე თავდასხმისთვის. ასეთ შემთხვევაში შერჩეული შტამები გამოირჩევიან მრავალფეროვნებით დაზარალებულ ჯიშებთან მიმართებაში, მათ უმეტესობას აქვს ვირუსული გენების მაქსიმალური რაოდენობა. ეს ძალზე განსხვავდება სასოფლო-სამეურნეო საწარმოების მსხვილი დარგებისთვის დამახასიათებელი "კლონური ხაზების" სისტემისაგან, რომლებიც სწორად არის დაინსტალირებული გვიანი ავადობისგან დამცავი სისტემით. "კლონური ხაზები" (როდესაც სფეროში გვიანი პათოგენის ყველა შტამი წარმოდგენილია ერთი ან მეტი გენოტიპით) ყველგან გავრცელებულია იმ ქვეყნებში, სადაც კარტოფილის მოყვანა ხორციელდება მხოლოდ მსხვილი მეურნეობებით: აშშ, ნიდერლანდები, დანია და ა.შ. კარტოფილის მოყვანა, კერძო ბაღებში უფრო მაღალია გენოტიპური მრავალფეროვნება. მე -20 საუკუნის ბოლოს "კლონური ხაზები" ფართოდ იყო გავრცელებული რუსეთის აზიის და შორეული აღმოსავლეთის მხარეებში (ელანსკი და სხვები, 2001), რაც, როგორც ჩანს, განპირობებულია იმავე ჯიშის კარტოფილის მხოლოდ გამწვანებისთვის. ცოტა ხნის წინ, ამ რეგიონებში სიტუაცია ასევე შეიცვალა მოსახლეობის გენოტიპური მრავალფეროვნების ზრდისკენ.
ფუნგიციდური პრეპარატებით ინტენსიური მკურნალობის ნაკლებობას აქვს კიდევ ერთი, პირდაპირი შედეგი - ბაღებში არ არის რეზისტენტული შტამების დაგროვება. მართლაც, ჩვენი შედეგები აჩვენებს, რომ მეტალაქსილისადმი მდგრადი შტამები გაცილებით იშვიათად გვხვდება კერძო ბაღებში, ვიდრე კომერციულ გამწვანებებში.
კარტოფილისა და პომიდვრის ნარგავების სიახლოვე, რომლებიც დამახასიათებელია კერძო ბაღებისთვის, ხელს უწყობს შტამების მიგრაციას ამ კულტურებს შორის, რის შედეგადაც, ბოლო ათწლეულში, კარტოფილისგან იზოლირებულ შტამებში, ალუბლის პომიდვრის ჯიშებისადმი მდგრადი გენის შტამების წილი (T1), პომიდვრის ”შტამები. T1 გენის შტამები უმეტეს შემთხვევაში ძლიერ აგრესიულია როგორც კარტოფილის, ასევე პომიდვრის მიმართ.
ბოლო წლების განმავლობაში პომიდვრის გვიანი ავადმყოფობა ბევრ შემთხვევაში უფრო ადრე გამოჩნდა, ვიდრე კარტოფილზე. პომიდვრის ნერგები შეიძლება დაინფიცირდეს ნიადაგში ოოსპორებით, ან პომიდვრის თესლში არსებული ოოსპორებით ან მათთან მიერთებით (Rubin et al., 2001). ბოლო 15 წლის განმავლობაში, მაღაზიებში გამოჩნდა დიდი რაოდენობით იაფი შეფუთული თესლი, ძირითადად იმპორტირებული, მცირე მწარმოებლების უმეტესობამ მათი გამოყენება დაიწყო. თესლს შეუძლია მოიტანოს შტამები გენოტიპებით, რომლებიც დამახასიათებელია მათი ზრდის რეგიონებში. მომავალში, ეს გენოტიპები შედის სექსუალურ პროცესში კერძო ბაღებში, რაც იწვევს სრულიად ახალი გენოტიპების გაჩენას.
ამრიგად, შეიძლება ითქვას, რომ კერძო ბაღები გლობალური "დნობის ქვაბია", რომელშიც გენეტიკური მასალის გაცვლის შედეგად დამუშავებულია არსებული გენოტიპები და ჩნდება სრულიად ახალი. უფრო მეტიც, მათი შერჩევა ხდება იმ პირობებში, რომლებიც ძალზე განსხვავდება მსხვილი მეურნეობებში კარტოფილისთვის: ფუნგიციდური პრესის არარსებობა, მცენარეთა ჯიშური ერთგვაროვნება, სხვადასხვა ფორმის ვირუსული და ბაქტერიული ინფექციის შედეგად დაზარალებული მცენარეების უპირატესობა, პომიდორთან და ველურ ღამესთან სიახლოვე, აქტიური გადაკვეთა და ოოსპორის ფორმირება, შესაძლებლობა oospores- მა შემდეგი წლის განმავლობაში იმოქმედოს ინფექციის წყაროდ.
ყოველივე ეს იწვევს ეზოს პოპულაციების ძალიან მაღალ გენოტიპურ მრავალფეროვნებას. ეპიფიტოტიკის პირობებში ბოსტნეულის ბაღებში გვიან დაავადება ავრცელებს ძალიან სწრაფად და გამოიყოფა უზარმაზარი რაოდენობით სპორები, რომლებიც მიფრინავენ ახლო მდებარე კომერციულ გამწვანებებში. ამასთან, სოფლის მეურნეობის ტექნოლოგიისა და ქიმიური დაცვის სწორი სისტემის გამოყენებით შესულ სპორებს პრაქტიკულად არ აქვთ შესაძლებლობა დაიწყოს ეპიფიტოტიკები ამ სფეროში, რაც გამოწვეულია სოკოების მიმართ მდგრადი კლონური ხაზების არარსებობით და კულტივირებული ჯიშის სპეციალიზირებით.
პირველადი ინოკულაციის კიდევ ერთი წყარო შეიძლება იყოს დაავადებული ტუბერები, რომლებიც კომერციულ ნერგებში არიან ჩარჩენილი. როგორც წესი, ეს ტუბერები გაიზარდა კარგი სასოფლო-სამეურნეო ტექნოლოგიისა და ინტენსიური ქიმიური დაცვის სფეროებში. იზოლირების გენოტიპები, რომლებიც გავლენას ახდენენ ტუბერკულოზზე, ადაპტირებულია საკუთარი ჯიშის განვითარებაზე. ეს შტამები მნიშვნელოვნად უფრო საშიშია კომერციული დარგვისთვის, ვიდრე კერძო ბაღებიდან წარმოქმნილი ინოკულა. ჩვენი კვლევის შედეგები ასევე ამ მოსაზრებას ემხრობა. დიდი მინდვრებიდან იზოლირებული პოპულაციები, რომლებიც სათანადოდ ჩატარებულია ქიმიური დაცვით და კარგი სამეურნეო ტექნოლოგიით, არ განსხვავდება მაღალი გენოტიპური მრავალფეროვნებით. ხშირად ეს არის რამდენიმე კლონური ხაზი, რომლებიც ძალზე აგრესიულია.
კომერციული სათესლე მასალის შტამები შეიძლება შემოვიდეს ბოსტნეულის ბაღებში პოპულაციებში და ჩაერთოს მათში მიმდინარე პროცესებში. ამასთან, ბოსტნეულის ბაღში მათი კონკურენტუნარიანობა გაცილებით დაბალი იქნება, ვიდრე კომერციულ სფეროში და მალე ისინი შეწყვეტენ არსებობას კლონური ხაზის სახით, მაგრამ მათი გენების გამოყენება შესაძლებელია "ბაღების" პოპულაციაში.
ინფექცია, რომელიც ვითარდება "მოხალისე" მცენარეებზე და დაგროვილი ბოლქვების გროვებზე მოსავლის აღების დროს, რუსეთისთვის არც თუ ისე მნიშვნელოვანია, რადგან რუსეთის მთავარ კარტოფილის მზარდ რეგიონებში აღინიშნება ნიადაგის ღრმა გაყინვა ზამთარში და მცენარეები ტუბერებიდან, რომლებიც ნიადაგში ზამთრობდნენ, იშვიათად ვითარდებიან. უფრო მეტიც, როგორც ჩვენი ექსპერიმენტები აჩვენებს, გვიანი ავადმყოფი პათოგენი უარყოფით ტემპერატურაზე არ გადარჩება ტუბერებზეც, რომლებმაც შეინარჩუნეს სიცოცხლისუნარიანობა. მშრალ ზონაში, სადაც ადრეული კარტოფილის მოყვანა ხდება, მშრალი და ცხელი მზარდი სეზონის გამო საკმაოდ იშვიათია გვიან დაავადება.
ამრიგად, ამჟამად ვაკვირდებით P. infestans– ის პოპულაციების დაყოფას „მინდვრის“ და „ბაღის“ პოპულაციად. ამასთან, ბოლო წლებში შეიმჩნეოდა პროცესები, რომლებიც ამ პოპულაციიდან გენოტიპების კონვერგენციასა და ინტერპენეტრაციას იწვევს.
მათ შორის, შეიძლება აღინიშნოს მცირე მწარმოებლების წიგნიერების ზოგადი ზრდა, თესლის კარტოფილის ხელმისაწვდომი მცირე შეფუთვების გამოჩენა, მცირე პაკეტებში ფუნგიციდური პრეპარატების გავრცელება და მოსახლეობის მიერ "ქიმიის" შიშის დაკარგვა.
ვითარება დგება მაშინ, როდესაც ერთი მომწოდებლის ენერგიული საქმიანობის წყალობით, მთელ სოფლებს დარგეს იმავე ჯიშის თესლის ბოლქვნაყოფები და იმავე პესტიციდების მცირე შეფუთვა. შეიძლება ვივარაუდოთ, რომ იგივე ჯიშის კარტოფილი გვხვდება მიმდებარე კომერციულ დარგვებზე.
მეორეს მხრივ, პესტიციდებით ვაჭრობის ზოგიერთი კომპანია ხელს უწყობს "ბიუჯეტის" ქიმიური დამუშავების სქემებს. ამ შემთხვევაში, რეკომენდებული მკურნალობის რაოდენობა სათანადოდ არ არის შეფასებული და შემოთავაზებულია ყველაზე იაფი ფუნგიციდები, და აქცენტი გაკეთებულია არა მწვავე შეშუპების განვითარების თავიდან ასაცილებლად მწვერვალების სათიბიდან, არამედ ეპიფიტოტიის გარკვეულ შეფერხებაზე მოსავლიანობის გაზრდის მიზნით. ასეთი სქემები ეკონომიკურად გამართლებულია დაბალი ხარისხის სათესლე მასალისგან კარტოფილის მოყვანისას, როდესაც პრინციპში მაღალი მოსავლის მიღების საკითხი არ არის განხილული. ამასთან, ამ შემთხვევაში, ბაღის პოპულაციებისგან განსხვავებით, კარტოფილის გათანაბრებული გენეტიკური ფონი ხელს უწყობს სპეციფიკური ფიზიოლოგიური რასების შერჩევას, რაც ძალიან საშიშია ამ ჯიშისთვის.
ზოგადად, კარტოფილის წარმოების "ბაღის" და "საველე" მეთოდების დაახლოებისკენ მიდრეკილება საკმაოდ საშიშად გვეჩვენება. მათი უარყოფითი შედეგების თავიდან ასაცილებლად, როგორც საყოფაცხოვრებო, ისე კომერციულ სექტორში, საჭიროა კონტროლი იქნას როგორც სათესლე კარტოფილის ასორტიმენტისა და მცირე შეფუთვაში კერძო მესაკუთრეებისთვის შეთავაზებული ფუნგიციდების ასორტიმენტის, ასევე კარტოფილის დაცვის სქემების კონტროლისა და ფუნგიციდური პრეპარატების გამოყენების კომერციულ სექტორში.
კერძო სექტორის რაიონებში არა მხოლოდ გვიანი ავადმყოფობის, არამედ ალტერნარიას ინტენსიური განვითარება ხდება. კერძო მეურნეობების მეპატრონეების უმეტესობა არ ღებულობს სპეციალურ ზომებს ალტერნარიასგან დასაცავად, ალტერნატიას განვითარების შეცდომაში შეჰყავს ფოთლების ბუნებრივი გაქრობა ან გვიანი ავადმყოფობა. ამიტომ, ალტერნატიას მასიურად განვითარებით მგრძნობიარე ჯიშებზე, საყოფაცხოვრებო ნაკვეთები შეიძლება გახდეს კომერციული გამწვანების ინოკულის წყარო.
ცვალებადობის მექანიზმები
მუტაციის პროცესი
ვინაიდან მუტაციების წარმოქმნა არის შემთხვევითი პროცესი, რომელიც მიმდინარეობს დაბალი სიხშირით, მუტაციის შემთხვევა ნებისმიერ ლოკუსში დამოკიდებულია ამ ლოკუსის მუტაციის სიხშირეზე და პოპულაციის ზომაზე. P. infestans შტამების მუტაციების სიხშირის შესწავლისას, ჩვეულებრივ, განისაზღვრება კოლონიების რაოდენობა შერჩეულ საკვებ ნივთიერებებზე მოყვანილი ქიმიური ან ფიზიკური მუტაგენებით მკურნალობის შემდეგ. როგორც მე -8 ცხრილში წარმოდგენილი მონაცემებიდან ჩანს, სხვადასხვა შტამებში ერთი და იგივე შტამის მუტაციის სიხშირე შეიძლება განსხვავდებოდეს სიდიდის რამდენიმე რიგით. მეტალაქსილის მიმართ მდგრადობის მუტაციების მაღალი სიხშირე შეიძლება იყოს ბუნებაში მის მიმართ გამძლე შტამების დაგროვების ერთ-ერთი მიზეზი.
ლაბორატორიული ექსპერიმენტების საფუძველზე გამოანგარიშებული სპონტანური ან გამოწვეული მუტაციების სიხშირე ყოველთვის არ შეესაბამება ბუნებრივ პოპულაციებში მიმდინარე პროცესებს შემდეგი მიზეზების გამო:
1. ასინქრონული ბირთვული გახლეჩით შეუძლებელია ერთი ბირთვული თაობის მუტაციების სიხშირის შეფასება. ამიტომ, ექსპერიმენტების უმეტესობა მხოლოდ უშუალოდ გვაწვდის ინფორმაციას მუტაციების სიხშირეზე, მიტოზის შემდეგ ორი მუტაციური მოვლენისა და ერთი მოვლენის გარჩევის გარეშე.
2. ერთსაფეხურიანი მუტაციები, როგორც წესი, ამცირებენ გენომის ბალანსს, შესაბამისად, ახალი თვისების შეძენასთან ერთად, ორგანიზმის ზოგადი ჯამრთელობა იკლებს. ექსპერიმენტულად მიღებული მუტაციების უმეტესობას აქვს შემცირებული აგრესიულობა და არ ფიქსირდება ბუნებრივ პოპულაციებში. ამრიგად, P. infestans მუტანტების ფენილამიდის ფუნგიციდების მიმართ მდგრადობის ხარისხსა და ხელოვნურ გარემოში ზრდის ტემპს შორის კორელაციის კოეფიციენტი იყო საშუალოდ (-0,62), ხოლო კარტოფილის ფოთლებზე ფუნგიციდების მიმართ მდგრადობა და აგრესიულობა (-0,65) (Derevyagina et al.) , 1993), რაც მიუთითებს მუტანტების დაბალი ფიტნესზე. დიმეთომორფის მიმართ მდგრადობის მუტაციას ასევე ახლდა სიცოცხლისუნარიანობის მკვეთრი შემცირება (ბაგიროვა და სხვ., 2001).
3. სპონტანური და გამოწვეული მუტაციების უმეტესობა რეცესიულია და არ იჩენს თავს ფენოტიპურად ექსპერიმენტებში, მაგრამ ბუნებრივ პოპულაციებში ცვალებადობის დამალულ რეზერვს წარმოადგენს. ლაბორატორიულ ექსპერიმენტებში იზოლირებული მუტანტის შტამებს აქვთ დომინანტი ან ნახევრად დომინანტური მუტაციები (კულიში და დიაკოვი, 1979). როგორც ჩანს, ბირთვული დიპლოიდია ხსნის ულტრაიისფერი დასხივების ზემოქმედებით მუტანტების მოპოვების წარუმატებელ მცდელობებს, რომლებიც აქტუალურია ადრე გამძლე ჯიშებზე (McKee, 1969). ავტორის გამოთვლებით, ასეთი მუტაციები შეიძლება მოხდეს 1: 500000-ზე ნაკლები სიხშირით. რეცესიული მუტაციების გადასვლა ჰომოზიგოტურ, ფენოტიპურად გამოხატულ მდგომარეობაში შეიძლება მოხდეს სექსუალური ან ასექსუალური კომბინაციის გამო (იხ. ქვემოთ). ამასთან, ამ შემთხვევაშიც კი, მუტაცია შეიძლება ნიღბდეს ველური ტიპის ბირთვების დომინანტურმა ალელებმა ცენოტიკურ (მრავალბირთვიან) მიცელიუმში და ფენოტიპურად ფიქსირდება მხოლოდ მონონუკლეარული ზოოსპორების ფორმირების დროს.
ცხრილი 8. P. infestans მუტაციების სიხშირე ზრდის ინჰიბირებულ ნივთიერებებში ნიტროზომეთილურეას მოქმედებით (დოლგოვა, დიაკოვი, 1986; ბაგიროვა და სხვ., 2001)
ნაერთი | მუტაციის სიხშირე |
ოქსიტეტრაციკლინი | 6,9 10 x-8 |
ბლასტიციდინი ს | 7,2 x 10-8 |
სტრეპტომიცინი | 8,3 х10-8 |
ტრიქოტეცინი | 1,8 10 x-8 |
ციკლოჰექსიმიდი | 2,1 10 x-8 |
დაკონილი | <4 x 10-8 |
დიმეთომორფი | 6,3 10 x-7 |
მეტალაქსილი | 6,9 10 x-6 |
მოსახლეობის ზომები ასევე გადამწყვეტ როლს ასრულებს სპონტანური მუტაციების წარმოქმნაში. ძალიან დიდ პოპულაციებში, რომელშიც N> 1 / a უჯრედების რაოდენობაა, სადაც a არის მუტაციის სიჩქარე, მუტაცია წყვეტს შემთხვევითი მოვლენის მიღებას (ქვიტკო, 1974).
გაანგარიშებით ნაჩვენებია, რომ კარტოფილის მინდვრის საშუალო გაჯანსაღებით (35 ლაქა თითო მცენარეზე), ერთ ჰექტარზე ყოველდღიურად იქმნება 8x1012 სპორტი (Dyakov and Suprun, 1984). როგორც ჩანს, ასეთი პოპულაციები შეიცავს ყველა მუტაციას, რომელიც დაშვებულია გაცვლის ტიპის მიხედვით თითოეულ ლოკუსში. იშვიათ მუტაციასაც კი, 10-9 სიხშირით, ათასი ადამიანი შეიძენს კარტოფილის მინდვრის ერთ ჰექტარზე მცხოვრები მილიონებიდან. მუტაციების დროს, რომლებიც ხდება უფრო მაღალი სიხშირით (მაგალითად, 10-6), ასეთ პოპულაციაში შეიძლება სხვადასხვა დაწყვილებული მუტაცია მოხდეს ყოველდღიურად (ერთდროულად ორ ადგილზე), ე.ი. მუტაციის პროცესი ჩაანაცვლებს რეკომბინაციას.
მიგრაციები
P. infestans– ისთვის ცნობილია მიგრაციის ორი ძირითადი ტიპი: მანძილის დახურვა (კარტოფილის მინდორში ან მეზობელ მინდვრებში) ზოოსპორანგიის გავლით ჰაერის დინების ან წვიმის სპრეის საშუალებით და დიდ მანძილებზე - ტუბერების დარგვით ან პომიდვრის ნაყოფის ტრანსპორტირებით. პირველი მეთოდი ითვალისწინებს დაავადების ფოკუსის გაფართოებას, მეორე - პირველადიდან მოშორებულ ადგილებში ახალი კერების შექმნას.
პომიდვრის ტუბერკულოზითა და ხილით ინფექციის გავრცელება არა მხოლოდ ხელს უწყობს დაავადების გაჩენას ახალ ადგილებში, არამედ პოპულაციებში გენეტიკური მრავალფეროვნების ძირითადი წყაროა. მოსკოვის რეგიონში კარტოფილი მოჰყავთ, ჩამოაქვთ რუსეთის სხვადასხვა რეგიონებიდან და დასავლეთ ევროპიდან. პომიდვრის ხილი მოაქვთ რუსეთის სამხრეთ რეგიონებიდან (ასტრახანის რეგიონი, კრასნოდარის მხარე, ჩრდილოეთ კავკასია). პომიდვრის თესლი, რომელიც ასევე შეიძლება გახდეს ინფექციის წყარო (Rubin et al., 2001), ასევე იმპორტირებულია რუსეთის სამხრეთ რეგიონებიდან, ჩინეთიდან, ევროპის ქვეყნებიდან და სხვა ქვეყნებიდან.
E. Mayr- ის (1974) გამოთვლებით, ადგილობრივი მოსახლეობის გენეტიკური ცვლილებები მუტაციით გამოწვეული იშვიათად აღემატება 10-5 ადგილს, ხოლო ღია პოპულაციებში, გენების საწინააღმდეგო ნაკადის გამო, მინიმუმ 10-3 - 10-4.
ინფიცირებულ ტუბერკულოზებში მიგრაცია პასუხისმგებელია P. infestans– ის ევროპაში შესვლაზე, რომელიც ვრცელდება მსოფლიოს ყველა იმ რეგიონში, სადაც კარტოფილი მოჰყავთ; მათ მოსახლეობის ყველაზე სერიოზული ცვლილებები გამოიწვია. კარტოფილის გვიანი ავადმყოფობა რუსეთის იმპერიის ტერიტორიაზე გაჩნდა თითქმის ერთდროულად დასავლეთ ევროპაში.
მას შემდეგ, რაც დაავადება პირველად აღინიშნა 1846-1847 წლებში ბალტიის ქვეყნებში და მხოლოდ შემდეგ წლებში გავრცელდა ბელორუსსა და რუსეთის ჩრდილო-დასავლეთ რეგიონებში, აშკარაა მისი დასავლეთ ევროპული წარმოშობა. ძველი სამყაროში გვიან დაავადების პირველი წყარო არც ისე აშკარაა. ფრაისა და სხვების მიერ შემუშავებული ჰიპოთეზა (Fry et al., 1992; Fry, Goodwin, 1995, Goodwin et al., 1994) ვარაუდობს, რომ პარაზიტი პირველად მექსიკიდან მოვიდა ჩრდილოეთ ამერიკაში, სადაც იგი გავრცელდა ნათესების მეშვეობით, შემდეგ კი გადაიტანეს დასავლეთ ევროპაში. (ნახ .7).
განმეორებითი დრიფტის შედეგად ("ბოლქვის" ორმაგი ეფექტი), ევროპაში მოხვდნენ ერთჯერადი კლონები, რომელთა შთამომავლებმა გამოიწვია პანდემია ძველი მსოფლიოს მთელ ტერიტორიაზე, სადაც კარტოფილი მოჰყავთ. როგორც ამ ჰიპოთეზის მტკიცებულება, ავტორებს მოჰყავთ, პირველ რიგში, მხოლოდ ერთი ტიპის შეჯვარების (A1) არსებობა და, მეორე მხრივ, სხვადასხვა რეგიონიდან შესწავლილი შტამების გენოტიპების ჰომოგენურობა (ყველა ემყარება მოლეკულურ ნიშნებს, მათ შორის 2 იზოლიუმის ადგილს, დნმ თითის ანაბეჭდის ნიმუშებს და მიტოქონდრიული დნმ-ის სტრუქტურა იდენტურია და შეესაბამება აშშ-ში აღწერილ კლონ US-1-ს). ამასთან, ზოგიერთი მონაცემი ეჭვს იწვევს ჰიპოთეზის მითითებული დებულებების შესახებ. P. infestans მიტოქონდრიული დნმ-ის ანალიზმა, რომელიც იზოლირებული იქნა ჰერბარიული კარტოფილის ნიმუშებიდან 40-იანი წლების პირველ ეპიფიტოზურ პერიოდში დაინფიცირდა, აჩვენა, რომ ისინი განსხვავდებიან მიტოქონდრიული დნმ-ის სტრუქტურით კლონი US-1- ისგან, რაც, შესაბამისად, მინიმუმ არა მხოლოდ ევროპაში ინფექციის წყარო (Ristaino et al, 2001).
გვიანი ავადმყოფობის მდგომარეობა კვლავ გაუარესდა XX საუკუნის 80-იან წლებში. შემდეგი ცვლილებები მოხდა:
1) გაიზარდა მოსახლეობის საშუალო აგრესიულობა, რამაც გამოიწვია, განსაკუთრებით, გვიანი ავადობის ყველაზე მავნე ფორმის - მტევნის და ღეროების დაზიანების გავრცელება.
2) კარტოფილის გვიანი პერიოდის ცვლა მოხდა - ივლისის ბოლოდან ივლისის დასაწყისამდე და ივნისის ბოლომდეც კი.
3) A2 შეჯვარების ტიპი, რომელიც ძველ სამყაროში ადრე არ არსებობდა, ყველგან გახდა საყოველთაო.
ცვლილებებს ორი მოვლენა უძღოდა წინ: ახალი ფუნგიციდის მეტალაქსილის მასიური გამოყენება (Schwinn and Staub, 1980) და მექსიკის, როგორც კარტოფილის მსოფლიო ექსპორტიორის, გაჩენა (Niederhauser, 1993). ამის შესაბამისად, დასახელდა მოსახლეობის ცვლილების ორი მიზეზი - შეჯვარების ტიპის გარდაქმნა მეტალაქსილის (Ko, 1994) გავლენით და ახალი შტამების მასიური შეყვანა მექსიკიდან ინფიცირებული ტუბერკულოზით (Fry and Goodwin, 1995). მიუხედავად იმისა, რომ მეტალაქსილის ზემოქმედებით შეჯვარების ტიპების გადაქცევა არა მხოლოდ კომა მიიღო, არამედ მოსკოვის სახელმწიფო უნივერსიტეტის ლაბორატორიაში ჩატარებულ სამუშაოებშიც (სავენკოვა, ჩერეპენნიკოვა-ანიკინა, 2002), მეორე ჰიპოთეზა სასურველია. მეორე ტიპის შეჯვარების გამოჩენასთან ერთად სერიოზული ცვლილებები მოხდა რუსული P. infestans შტამების გენოტიპებში, მათ შორის ნეიტრალურ გენებში (იზოზიმი და RFLP ლოკებში), აგრეთვე მიტოქონდრიული დნმ-ის სტრუქტურაში. ამ ცვლილებების კომპლექსი არ აიხსნება მეტალაქსილის მოქმედებით; უფრო მეტიც, მოხდა ახალი შტამების მასიური იმპორტი მექსიკიდან, რაც უფრო აგრესიული იყო (კატო და სხვები, 1997), ძველი შტამების გადაადგილება (აშშ – 1), რაც მოსახლეობაში დომინანტი გახდა. ევროპის მოსახლეობის შემადგენლობის ცვლილება ძალიან მოკლე დროში მოხდა - 1980-დან 1985 წლამდე (Fry et al., 1992). ყოფილი სსრკ-ს ტერიტორიაზე ესტონეთის კოლექციებში "ახალი შტამები" იპოვნეს 1985 წელს, ანუ უფრო ადრე ვიდრე პოლონეთსა და გერმანიაში (Goodwin et al., 1994). ბოლოს 1 წელს რუსეთში "ძველი შტამი US-1993" იზოლირებული იქნა ინფიცირებული პომიდვრისგან მოსკოვის რეგიონში 1997 წელს (დოლგოვა და სხვ., 90). ასევე საფრანგეთში პომიდვრის დარგვებში "ძველი" შტამები გვხვდებოდა 1998-იანი წლების დასაწყისამდე, ანუ მას შემდეგ რაც ისინი კარტოფილზე დიდი ხნით გაქრნენ (Leberton and Andrivon, XNUMX). P. infestans შტამების ცვლილებებმა გავლენა მოახდინა მრავალ მახასიათებელზე, მათ შორის დიდი პრაქტიკული მნიშვნელობის მქონეზე და გაზარდა გვიან დაავადებაზე მავნებლობა.
სექსუალური რეკომბინაცია
იმისათვის, რომ სექსუალურმა კომბინაციამ ხელი შეუწყოს ცვალებადობას, პირველ რიგში, აუცილებელია მოსახლეობაში ორი ტიპის შეჯვარების არსებობა 1: 1-ით ახლოს თანაფარდობით, და მეორე, მოსახლეობის საწყისი ცვალებადობა.
დაწყვილების ტიპების თანაფარდობა მნიშვნელოვნად განსხვავდება სხვადასხვა პოპულაციებში და სხვადასხვა წლებშიც კი ერთ პოპულაციაში (ცხრილი 9,10, 90). პოპულაციებში შეჯვარების ტიპების სიხშირეებში ასეთი მკვეთრი ცვლილებების მიზეზები უცნობია (მაგალითად, გასული საუკუნის 2002-იანი წლების დასაწყისში რუსეთში ან ისრაელში), მაგრამ ითვლება, რომ ეს გამოწვეულია უფრო კონკურენტული კლონების შემოღებით (Cohen, XNUMX).
ზოგიერთი არაპირდაპირი მონაცემი მიუთითებს სექსუალური პროცესის მიმდინარეობაზე გარკვეულ წლებში და გარკვეულ რეგიონებში:
1) მოსკოვის რეგიონის პოპულაციების გამოკვლევებმა აჩვენა, რომ 13 პოპულაციაში, რომელშიც A2 დაწყვილების ტიპის წილი 10% -ზე ნაკლები იყო, იზოციმის სამი ადგილისთვის გამოანგარიშებული გენეტიკური მრავალფეროვნება იყო 0,08, ხოლო 14 პოპულაციაში, რომელშიც A2- ის წილი 30%, გენეტიკური მრავალფეროვნება ორჯერ მაღალი იყო (0,15) (ელანსკი და სხვ., 1999). ამრიგად, რაც მეტია სექსუალური კავშირის ალბათობა, მით უფრო მეტია მოსახლეობის გენეტიკური მრავალფეროვნება.
2) კავშირი პოპულაციებში დაწყვილების ტიპების თანაფარდობასა და ოოსპორის წარმოქმნის ინტენსივობას შორის დაფიქსირდა ისრაელში (კოენი და სხვები, 1997) და ჰოლანდიაში
(ფლიერი და სხვ., 2004). ჩვენმა გამოკვლევებმა აჩვენა, რომ პოპულაციებში, სადაც იზოლიტები A2 დაწყვილების ტიპის აღრიცხვის 62, 17, 9 და 6% -ს შეადგენს, ოოსპორა ნაპოვნი იქნა 78, 50, 30 და 15% ანალიზებული კარტოფილის ფოთლებში (2 ან მეტი ლაქის მქონე), შესაბამისად.
2 ან მეტი ლაქის მქონე სინჯები ბევრად უფრო ხშირად შეიცავს ოოსპორებს, ვიდრე 1 ლაქის მქონე ნიმუშები (ნიმუშების 32 და 14%, შესაბამისად) (Apryshko et al., 2004).
ოოსპორა ბევრად უფრო გავრცელებული იყო კარტოფილის მცენარის შუა და ქვედა ფენის ფოთლებში (Mytsa et al., 2015; Elansky et al., 2016).
3) ზოგიერთ რეგიონში აღმოაჩინეს უნიკალური გენოტიპები, რომელთა არსებობა ასოცირდება სექსუალურ რეკომბინაციასთან. ამრიგად, 1989 წელს პოლონეთში და 1990 წელს საფრანგეთში, ჰომოზიგოტური შტამები გლუკოზა-6-
ფოსფატის იზომერაზა (GPI 90/90). მას შემდეგ, რაც ადრე მხოლოდ 10/90 ჰეტეროზიგოტი გვხვდებოდა 100 წლის განმავლობაში, ჰომოზიგოტიზმი მიეკუთვნება სექსუალურ რეკომბინაციას (Sujkowski et al., 1994). კოლუმბიაში (აშშ), იზოლირებულები არიან A2 და GPI 100/110 და A1 და GPI 100/100, რომლებიც აერთიანებს, მაგრამ 1994 წლის სეზონის ბოლოს (16 აგვისტო და 9 სექტემბერი) შტამები რეკომბინანტული გენოტიპებით (A1 GPI 100/110) და A2 GPI 100/100) (მილერი და სხვ., 1997).
4) პოლონეთის ზოგიერთ პოპულაციაში (სუიკოვსკი და სხვ., 1994 წ.) და ჩრდილოეთ კავკასიიდან (ამატხანოვა და სხვ., 2004 წ.), თითის ანაბეჭდის დნმ – ის ლოკებისა და ალოზიმის ცილის ლოკების განაწილება ჰარდი – ვეინბერგის განაწილებას შეესაბამება, რაც მიუთითებს
პოპულაციების ცვალებადობაში სექსუალური რეკომბინაციის წვლილის მაღალი წილის შესახებ. რუსეთის სხვა რეგიონებში მოსახლეობის ჰარდი-ვეინბერგის განაწილებასთან შესაბამისობა არ იქნა ნაპოვნი, მაგრამ ნაჩვენებია კავშირის დისბალანსიის არსებობა, რაც მიუთითებს კლონური გამრავლების უპირატესობაზე (ელანსკი და სხვ., 1999).
5) გენეტიკური მრავალფეროვნება (GST) სხვადასხვა დაწყვილების ტიპის (A1 და A2) შტამებს შორის უფრო დაბალი იყო, ვიდრე სხვადასხვა პოპულაციებს შორის (Sujkowski et al., 1994), რაც ირიბად მიუთითებს სექსუალურ ჯვრებზე.
ამავე დროს, სექსუალური რეკომბინაციის წვლილი მოსახლეობის მრავალფეროვნებაში არ შეიძლება იყოს ძალიან მაღალი. ეს კონტრიბუცია გამოითვლება მოსკოვის რეგიონის მოსახლეობისთვის (ელანსკი და სხვები, 1999). ლევონტინის (1979) გამოთვლებით, "რეკომბინაცია, რომელსაც შეუძლია ორი ვარიანტისგან ახალი ვარიანტების წარმოება, რომელთა სიხშირე არ აღემატება მათი ჰეტეროზიგოზიტების პროდუქტს, მხოლოდ მაშინ გახდება ეფექტური, თუ ორივე ალელის ჰეტეროზიგოზურობის მნიშვნელობები უკვე მაღალია".
ორი ტიპის დაწყვილების თანაფარდობით, რაც დამახასიათებელია მოსკოვის რეგიონისთვის, ტოლია 4: 1, რეკომბინაციის სიხშირე იქნება 0,25. ალბათობა იმისა, რომ გადაკვეთილი შტამები იქნება ჰეტეროზიგოტი შესწავლილ პოპულაციებში სამი შესწავლილი იზოზიგოტური ლოკისთვის ორი იყო 0,01 (2 შტამი 177-დან). შესაბამისად, რეკომბინაციის შედეგად ორმაგი ჰეტეროზიგოტების წარმოქმნის ალბათობა არ უნდა აღემატებოდეს მათ პროდუქტს გამრავლებული გადაკვეთის ალბათობაზე (0,25x0,02x0,02) = 10-4, ე.ი. სექსუალური რეკომბინანტები, როგორც წესი, არ მოხვდებიან შტამების შესწავლილ ნიმუშში. ეს გათვლები გაკეთდა მოსკოვის რეგიონის მოსახლეობისთვის, რომლებიც ხასიათდება შედარებით მაღალი ცვალებადობით. მონომორფულ პოპულაციებში, როგორიცაა ციმბირული, სექსუალური პროცესი, მაშინაც კი, თუ ეს ინდივიდუალურ პოპულაციებში ხდება, გავლენას ვერ მოახდენს მათ გენეტიკური მრავალფეროვნებაზე.
გარდა ამისა, P. infestans ხასიათდება მეიოზის ხშირი ქრომოსომის არასწორი განლაგებით, რაც იწვევს ანევპლოიდიას (Carter et al., 1999). ასეთი დარღვევები ამცირებს ჰიბრიდების ნაყოფიერებას.
პარასექსუალური რეკომბინაცია, მიტოზური გენის გარდაქმნა
ექსპერიმენტებში P. infestans შტამების სხვადასხვა ზრდის ინჰიბიტორების მიმართ რეზისტენტობის მუტაციებთან დაკავშირებული ექსპოზიციების დროს აღმოჩენილ იქნა ორივე ინჰიბიტორების მიმართ მდგრადი მიზოლატების წარმოქმნა (Shattock and Shaw, 1975; Dyakov, Kuzovnikova, 1974; Kulish, Dyakov,
1979). ზრდის ორ ინჰიბიტორზე რეზისტენტული შტამები წარმოიქმნა მიცელიუმის ჰეტეროკარიოტიზაციის შედეგად და ამ შემთხვევაში ისინი გაიყვნენ მონონუკლეარული ზოოსპორებით (Judelson, Ge Yang, 1998) ან არ გაიყვნენ მონოზოოსპორულ შთამომავლებში, რადგან მათ ჰქონდათ ტეტრაპლოიდი (რადგან პირველი იზოლატები დიპლოიდურია) , 1979). ჰეტეროზიგოტური დიპლოიდები ძალიან დაბალ სიხშირეზეა განცალკევებული ჰაპლოიდიზაციის, ქრომოსომის არასასურველი ფუნქციის და მიტოზური გადაკვეთის გამო (Poedinok et al., 1982). ამ პროცესების სიხშირე შეიძლება გაიზარდოს ჰეტეროზიგოტურ დიპლოიდებზე გარკვეული ზემოქმედების დახმარებით (მაგალითად, აღმოცენებული სპორების ულტრაიისფერი დასხივება).
მიუხედავად იმისა, რომ ორმაგი რეზისტენტობის მქონე მცენარეული ჰიბრიდების წარმოქმნა ხდება არა მხოლოდ in vitro, არამედ კარტოფილის ტუბერებში, მუტანტების ნარევით ინფიცირებული (კულიში და სხვები, 1978), საკმაოდ რთულია პოპასექსუალური კომბინაციის როლის შეფასება პოპულაციებში ახალი გენოტიპების წარმოქმნაში. სეპრეგანტების წარმოქმნის სიხშირე ჰაპლოიდიზაციის, ქრომოსომების არყოფნის და სპეციალური ეფექტების გარეშე მიტოზური გადაკვეთის გამო უმნიშვნელოა (10-3-ზე ნაკლები).
ჰეტეროზიგოტური შტამების ჰომოზიგოტური სეგრეგანტების წარმოქმნა შეიძლება ეფუძნებოდეს როგორც მიტოზურ გადაკვეთას, ასევე მიტოზურ გენის გარდაქმნას, რაც P. sojae- ში ხდება 3 x 10-2-დან 5 x 10-5 სიხშირით თითო ლოკუსზე, შტამის მიხედვით (Chamnanpunt et al.) , 2001).
მიუხედავად იმისა, რომ ჰეტეროკარიონებისა და ჰეტეროზიგოტური დიპლოიდების წარმოქმნის სიხშირე აღმოჩნდა მოულოდნელად მაღალი (მიაღწია ათობით პროცენტს), ეს პროცესი ხდება მხოლოდ მაშინ, როდესაც ერთი და იმავე შტამიდან მიღებული მუტანტური კულტურები გაყოფილია. ბუნებისგან იზოლირებული სხვადასხვა შტამების გამოყენებისას ჰეტეროკარიოტიზაცია არ ხდება (ან ხდება ძალიან დაბალი სიხშირით) მცენარეული შეუთავსებლობის გამო (Poedinok and Dyakov, 1981; Anikina et al., 1997b; Cherepennikova-Anikina et al., 2002). შესაბამისად, პარასექსუალური რეკომბინაციის როლი შეიძლება შემცირდეს მხოლოდ ინტრაკლონური კომბინაციით ჰეტეროზიგოტურ ბირთვებში და ინდივიდუალური გენების ჰომოზიგოტურ მდგომარეობაზე გადასვლა სექსუალური პროცესის გარეშე. ამ პროცესს შეიძლება ჰქონდეს ეპიდემიოლოგიური მნიშვნელობა შტამებში, რომელთაც აქვთ რეცესიული ან ნახევრად დომინანტი სოკოვანი რეზისტენტობის მუტაცია. პარასექსუალური პროცესის გამო მისი ჰომოზიგოტურ მდგომარეობაზე გადასვლა გაზრდის მუტაციის მატარებლის წინააღმდეგობას (დოლგოვა, დიაკოვი, 1986).
გენების ინტროგრაცია
ჰეტეროტალიალური სახეობის ფიტოფთორას შეუძლია შეჯვარდეს ჰიბრიდული ოოსპორების წარმოქმნასთან (იხ. ვორობევა და გრიდნევი, 1983; სანსომე და სხვები, 1991; ველდი და სხვები, 1998). ფიტოფთორას ორი სახეობის ბუნებრივი ჰიბრიდი იმდენად აგრესიული იყო, რომ მან ათასობით მურყანი მოკლა დიდ ბრიტანეთში (Brasier et al., 1999). P. infestans გვხვდება გვარის სხვა სახეობებთან (P. erythroseptica, P. nicotianae, P. Cactorum და ა.შ.) საერთო მასპინძელ მცენარეებზე და ნიადაგში, მაგრამ ლიტერატურაში მცირე ინფორმაციაა სპეციფიკური ჰიბრიდების შესაძლებლობის შესახებ. ლაბორატორიულ პირობებში ჰიბრიდები მიიღეს P. infestans- სა და P. Mirabilis- ს შორის (Goodwin and Fry, 1994).
ცხრილი 9. P. infestans შტამების წილი A2 დაწყვილების ტიპის მქონე მსოფლიოს სხვადასხვა ქვეყნებში 1990 – დან 2000 წლამდე პერიოდში (ღია ლიტერატურის წყაროებისა და საიტების მონაცემებით: www.euroblight.net, www.eucablight.org)
ქვეყანა | 1990 | 1991 | 1992 | 1993 | 1994 | 1995 | 1996 | 1997 | 1998 | 1999 | 2000 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
ბელარუსი | 33 (12) | 34 (29) | |||||||||
ბელგიაში | 15 (49 *) | 6 (66) | 20 (86) | ||||||||
ეკვადორი | 0 (13) | 0 (12) | 0 (19) | 0 (21) | 12 (41) | 25 (39) | 15 (75) | 22 (73) | 25 (68) | 0 (35) | |
ესტონეთის | 8 (12) | ||||||||||
ინგლისი | 4 (26) | 3 (630) | 9 (336) | ||||||||
ფინეთის | 0 (15) | 19 (117) | 12 (16) | 21 (447) | 6 (509) | 9 (432) | 43 (550) | ||||
საფრანგეთის | 0 (35) | 0 (56) | 0 (83) | 0 (67) | 0 (86) | 2 (135) | 7 (156) | 6 (123) | 0 (73) | 0 (285) | 0 (135) |
უნგრეთში | 72 (32) | ||||||||||
ირლანდიის | 4 (145) | ||||||||||
ჩრდილოეთი. ირლანდია | 10 (41) | 9 (58) | 1 (106) | 0 (185) | 0 (18) | 0 (56) | 0 (35) | 0 (26) | |||
ნიდერლანდების | 7 (41) | 5 (276) | 24 (377) | 44 (353) | 23 (185) | ||||||
Норвегия | 25 (446) | 28 (156) | 8 (39) | 18 (257) | 38 (197) | ||||||
პერუს | 0 (34, 1984 -86) | 0 (287, 1997-98) | 0 (112) | 0 (66) | |||||||
Польша | 19 (180) | 21 (142) | 33 (256) | 26 (149) | 35 (70) | ||||||
შოტლანდიაში | 25 (147) | 11 (163) | 22 (189) | 5 (22) | |||||||
Швеция | 25 (263) | 62 (258) | 49 (163) | ||||||||
უელსი | 0 (16) | 7 (97) | 0 (48) | 0 (25) | |||||||
კორეა | 36 (42) | 10 (130) | 15 (98) | ||||||||
ჩინეთის | 20 (142, 1995-98) | 0 (6) | 0 (8) | 0 (35) | |||||||
Колумбия | 0 (40, 1994-2000) | ||||||||||
Уругвай | 100 (25, 1998-99) | ||||||||||
Morocco | 60 (108, 1997-2000) | 52 (25) | 42 (40) | ||||||||
Сербия | 76 (37) | ||||||||||
Мексика (ტოლუკა) | 28 (292, 1988-89) | 50 (389, 1997-98) |
ცხრილი 10. P. infestans შტამების წილი A2 დაწყვილების ტიპის მქონე მსოფლიოს სხვადასხვა ქვეყანაში 2000 – დან 2011 წლამდე პერიოდში
ქვეყანა | 2001 | 2002 | 2003 | 2004 | 2005 | 2006 | 2007 | 2008 | 2009 | 2010 | 2011 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Австрия | 65 (83) | ||||||||||
ბელარუსი | 42 (78) | ||||||||||
ბელგიაში | 20 (102 *) | 4 (32) | 50 (14) | 25 (16) | 62 (13) | 54 (26) | 70 (54) | 30 (23) | 29 (35) | 62 (71) | 45 (49) |
შვეიცარიაში | 89 (19) | ||||||||||
Чехия | 35 (31) | 54 (64) | 38 (174) | 12 (80) | |||||||
გერმანიაში | 95 (53) | ||||||||||
დანიის | 48 (52) | ||||||||||
ეკვადორი | 5 (178) | 6 (108) | 9 (121) | 18 (94) | 2 (44) | 0 (66) | 5 (47) | ||||
ესტონეთის | 54 (25) | 0 (24) | 33 (62) | 45 (140) | 25 (100) | 12 (103) | |||||
ინგლისი | 4 (47) | 10 (96) | 31 (55) | 55 (790) | 68 (862) | 70 (552) | 68 (299) | ||||
ფინეთის | 47 (162) | 12 (218) | 42 | ||||||||
საფრანგეთის | 0 (186) | 4 (108) | 8 (61) | 22 (103) | 33 (303) | 65 (378) | 74 (331) | 75 (125) | 75 (12) | ||
უნგრეთში | 48 (27) | 48 (90) | 9 | 7 | |||||||
ჩრდილოეთი. ირლანდია | 0 (38) | 0 (58) | 0 (40) | 0 (24) | 5 (54) | 0 (18) | 27 (578) | 45 (239) | 36 (213) | 82 (60) | 10 (80) |
ნიდერლანდების | 66 (24) | 93 (15) | 91 (11) | ||||||||
Норвегия | 39 (328) | 3 (115) | 12 (19) | ||||||||
პერუს | 0 (36) | ||||||||||
Польша | 25 (46) | 10 (30) | 85 (20) | 38 (44) | 75 (66) | 55 (56) | 65 (35) | 72 (81) | 85 (21) | ||
შოტლანდიაში | 3 (213) | 2 (474) | 24 (135) | 86 (337) | 88 (386) | 74 (172) | |||||
Швеция | 60 (277) | 39 (87) | |||||||||
სლოვაკეთის | 0 (36) | 14 (26) | 62 (26) | 0 (26) | |||||||
უელსი | 25 (12) | 68 (106) | 80 (88) | 92 (143) | 75 (45) | ||||||
კორეა | 46 (26) | ||||||||||
ბრაზილიის | 0 (49) | 0 (30) | |||||||||
ჩინეთის | 10 (30) | 0 (6) | 0 (6) | ||||||||
ვიეტნამის | 0 (294, 2003-04) | ||||||||||
Уганда | 0 (8) |
პოპულაციების გენოტიპური შემადგენლობის დინამიკა
P. infestans- ის პოპულაციების გენოტიპური შემადგენლობის ცვლილებები შეიძლება მოხდეს სხვა კლონებიდან ახალი კლონების მიგრაციის, სოფლის მეურნეობის პრაქტიკის (ჯიშების შეცვლა, ფუნგიციდების გამოყენება) და ამინდის პირობებში. გარე გავლენა განსხვავებულად ახდენს გავლენას სიცოცხლის ციკლის სხვადასხვა ეტაპზე კლონებზე; ამიტომ, მოსახლეობა ყოველწლიურად განიცდის ციკლური ცვლილებების შერჩევას, ექვემდებარება გენების სიხშირეებს, გენების დრეიფის და შერჩევის მთავარი როლის შეცვლის გამო.
ჯიშის გავლენა
ახალი ჯიშები ვერტიკალური რეზისტენტობის ეფექტური გენებით (R- გენები) არის ძლიერი შერჩევითი ფაქტორი, რომელიც ირჩევს კლონებს დამატებითი ვირუსულობის გენებით P. infestans პოპულაციებში. კარტოფილის ჯიშში არასპეციფიკური წინააღმდეგობის არარსებობის შემთხვევაში, რაც ხელს უშლის პათოგენური პოპულაციის ზრდას, პოპულაციაში დომინანტური კლონების ჩანაცვლების პროცესი ხდება ძალიან სწრაფად. ასე რომ, დომოდედოვსკის ჯიშის მოსკოვის რეგიონში გავრცელების შემდეგ, რომელსაც აქვს R3 რეზისტენტობის გენი, ამ ჯიშისთვის ვირუსული კლონების სიხშირე ერთ წელიწადში 0,2-დან 0,82-მდე გაიზარდა (Dyakov, Derevjagina, 2000).
ამასთან, ვირუსული გენების (პათოტიპების) სიხშირეების შეცვლა პოპულაციებში ხდება არა მხოლოდ კულტივირებული კარტოფილის ჯიშების გავლენის ქვეშ. მაგალითად, ბელორუსში 1977 წლამდე დომინირებდა ვირუსული გენების 1 და 4 გენების კლონები, რაც გამოწვეული იყო კარტოფილის ჯიშების გაშენებით R1 და R4 რეზისტენტული გენებით (დოროჟკინი, ბელსკაია, 1979). ამასთან, მე -70 საუკუნის 2002-იანი წლების ბოლოს გამოჩნდა კლონები სხვადასხვა ვირუსული გენებით და მათი კომბინაციებით და დამატებითი რეზისტენტული გენები არასდროს გამოუყენებიათ კარტოფილის მოშენებაში (ექსტრა ვირუსულობის გენი) (Ivanyuk et al., XNUMX). როგორც ჩანს, ასეთი კლონების გამოჩენა გამოწვეულია ევროპაში ინფექციური მასალის მიგრაციით კარტოფილის ბოლქვებით. სახლში, ეს კლონები განვითარდა არა მხოლოდ კულტივირებულ კარტოფილზე, არამედ ველურ სახეობებზე, რომლებსაც აქვთ სხვადასხვა რეზისტენტული გენი; ამიტომ, ამ ვირუსების მრავალი გენების კომბინაცია იყო საჭირო გენომში, ამ პირობებში გადარჩენისთვის.
რაც შეეხება არასპეციფიკური წინააღმდეგობის მქონე ჯიშებს, ისინი, გამომწვევის გამრავლების სიჩქარის შემცირებით, აჭიანურებენ მისი პოპულაციების ევოლუციას, რაც, როგორც უკვე აღვნიშნეთ, რიცხვის ფუნქციაა. ვინაიდან აგრესიულობა პოლიგენურია, კლონები, რომლებიც შეიცავენ უფრო მეტ რაოდენობის გენებს "აგრესიულობისთვის", უფრო მალე გროვდება, რაც უფრო მაღალია მოსახლეობის ზომა. ამიტომ, ძალზე აგრესიული რბოლები არ არის არასპეციფიკური რეზისტენტობის მქონე კულტივირებული ჯიშების ადაპტაციის პროდუქტი, მაგრამ, პირიქით, უფრო მეტად გამოვლენილია განსაკუთრებით მგრძნობიარე ჯიშების დარგვებში, რომლებიც პარაზიტის სპორების აკუმულატორია.
ამრიგად, რუსეთში P. Infestans– ის ყველაზე აგრესიული პოპულაციები ნაპოვნია ყოველწლიური ეპიფიტოტიების ზონებში (პოპულაციები სახალინის, ლენინგრადისა და ბრიანსკის რეგიონებიდან). ამ პოპულაციების აგრესიულობა უფრო მაღალი აღმოჩნდა, ვიდრე მექსიკური (ფილიპოვი და სხვ., 2004).
გარდა ამისა, მდგრადი ჯიშების ფოთლებში ნაკლები ოოსპორა იქმნება, ვიდრე მგრძნობიარე (Hanson and Shattock, 1998), ანუ ჯიშის არასპეციფიკური წინააღმდეგობა ამცირებს პარაზიტის რეკომბინაციის შესაძლებლობებსა და გამოზამთრების ალტერნატიული მეთოდების შესაძლებლობას.
ფუნგიციდების გავლენა
ფუნგიციდები არა მხოლოდ ამცირებენ ფიტოპათოგენური სოკოების რაოდენობას, ე.ი. გავლენას ახდენს მათი პოპულაციების რაოდენობრივ მახასიათებლებზე, მაგრამ მათ ასევე შეუძლიათ შეცვალონ ინდივიდუალური გენოტიპის სიხშირეები, ე.ი. გავლენა მოახდინოს პოპულაციების ხარისხობრივ შემადგენლობაზე. ფუნგიციდების ზემოქმედების ქვეშ მყოფი პოპულაციების ყველაზე მნიშვნელოვანი მაჩვენებლებია: ფუნგიციდების მიმართ მდგრადობის ცვლილებები, აგრესიულობის და ვირუსულობის ცვლილებები და რეპროდუქციული სისტემების ცვლილებები.
ფუნგიციდების გავლენა მოსახლეობის წინააღმდეგობაზე და აგრესიულობაზე
ამ გავლენის ხარისხი განისაზღვრება, უპირველეს ყოვლისა, გამოყენებული ფუნგიციდის ტიპის მიხედვით, რომელიც პირობითად შეიძლება დაიყოს პოლიციტად, ოლიგოზიტად და მონოზიტად.
პირველი მოიცავს კონტაქტურ ფუნგიციდებს. მათ მიმართ წინააღმდეგობას (თუ ეს საერთოდ შესაძლებელია) აკონტროლებს დიდი რაოდენობით ძალიან სუსტად გამომხატველი გენები. ეს თვისებები განსაზღვრავს ფუნგიციდებით მკურნალობის შემდეგ მოსახლეობის რეზისტენტობის თვალსაჩინო ცვლილებების არარსებობას (თუმცა ზოგიერთ ექსპერიმენტში მიღებულ იქნა წინააღმდეგობის გარკვეული ზრდა). სოკოვანი პოპულაცია შენახული კონტაქტური ფუნგიციდებით შესხურების შემდეგ შედგება შტამების ორი ჯგუფისგან:
1) შტამები, რომლებიც დაცულია მცენარეების იმ ადგილებში, რომლებიც არ მკურნალობენ პრეპარატით. ვინაიდან ფუნგიციდთან კონტაქტი არ ყოფილა, ამ შტამების აგრესიულობა და წინააღმდეგობა არ იცვლება.
2) შტამები ფუნგიციდთან კონტაქტში, რომლის კონცენტრაცია საკონტაქტო წერტილებზე ლეტალური იყო. როგორც ზემოთ აღვნიშნეთ, პოპულაციის ამ ნაწილის რეზისტენტობა ასევე არ იცვლება, თუმცა სოკოვანი უჯრედის მეტაბოლიზმზე ფუნგიციდის ნაწილობრივი მავნე ზემოქმედების შედეგად, სოკოვანი უჯრედის მეტაბოლიზმზე, ზოგადი ფიტნესისა და მისი პარაზიტული კომპონენტის, აგრესიულობის შემცირებაზე, აგრესიულობა, შემცირება.
ამრიგად, მოსახლეობის ის ნაწილიც კი, რომელიც არ გარდაიცვალა, ფუნგიციდთან კონტაქტის ქვეშ მოექცა, აქვს სუსტი აგრესიულობა და არ შეიძლება იყოს ეპიფიტოტიკების წყარო. ამიტომ, ფრთხილად დამუშავება, რაც ამცირებს მოსახლეობის იმ ნაწილის სიხშირეს, რომლებიც არ არიან კონტაქტში ფუნგიციდთან, დამცავი ზომების წარმატების პირობაა. ოლიგოზიტის ფუნგიციდების მიმართ გამძლეობას აკონტროლებს რამდენიმე დანამატი გენი.
თითოეული გენის მუტაცია იწვევს წინააღმდეგობის გარკვეულ ზრდას და რეზისტენტობის საერთო ხარისხი გამოწვეულია ასეთი მუტაციების დამატებით. ამიტომ, წინააღმდეგობის ზრდა ხდება ეტაპობრივად. წინააღმდეგობის ეტაპობრივი ზრდის მაგალითია ფუნგიციდის დიმეთომორფის მიმართ მდგრადობის მუტაციები, რომელიც ფართოდ გამოიყენება კარტოფილის გვიანი ავადობისგან დასაცავად. დიმეთომორფის წინააღმდეგობა არის პოლიგენური და დანამატი. ერთსაფეხურიანი მუტაცია ოდნავ ზრდის წინააღმდეგობას.
ყოველი მომდევნო მუტაცია ამცირებს სამიზნე ზომას და, შესაბამისად, შემდგომი მუტაციების სიხშირეს (ბაგიროვა და სხვ., 2001). ოლიგოზიტის ფუნგიციდით მრავალჯერადი მკურნალობის შემდეგ მოსახლეობის საშუალო წინააღმდეგობის ზრდა ხდება ეტაპობრივად და თანდათანობით. ამ პროცესის სიჩქარე განისაზღვრება მინიმუმ სამი ფაქტორით: რეზისტენტული გენების მუტაციის სიხშირე, რეზისტენტობის კოეფიციენტი (რეზისტენტული შტამის ლეტალური დოზის შეფარდება მგრძნობიარობასთან მიმართებაში) და რეზისტენტული გენების მუტაციების გავლენა ფიტნესზე.
ყოველი მომდევნო მუტაციის სიხშირე უფრო დაბალია, ვიდრე წინა, შესაბამისად, ამ პროცესს აქვს დემპინგური ხასიათი (ბაგიროვა და სხვ., 2001). ამასთან, თუ პოკულაციაში მოხდა რეკომბინაციის პროცესები (სექსუალური ან პარაექსუალური), მაშინ შესაძლებელია მშობლების სხვადასხვა მუტაციის შერწყმა ჰიბრიდულ შტამში და პროცესის დაჩქარება. ამიტომ, პანმიქსის პოპულაციები უფრო სწრაფად იძენენ წინააღმდეგობას, ვიდრე აგამიკურ პოპულაციებს, ხოლო ამ უკანასკნელში, პოპულაციებს, რომლებსაც არ აქვთ მცენარეული შეუთავსებლობის ბარიერები, უფრო სწრაფად, ვიდრე ამ ბარიერებით გამოყოფილი პოპულაციები. ამ მხრივ, პოპულაციებში შტამების არსებობა, რომლებიც განსხვავდებიან დაწყვილების ტიპებში, აჩქარებს ოლიგოზიტის ფუნგიციდების მიმართ რეზისტენტობის მიღების პროცესს.
მეორე და მესამე ფაქტორები ხელს არ უწყობენ პოპულაციებში დიმეთომორფისადმი მდგრადი შტამების სწრაფ დაგროვებას. ყოველი მომდევნო მუტაცია დაახლოებით აორმაგებს წინააღმდეგობას, რაც უმნიშვნელოა და ამავე დროს ამცირებს როგორც ზრდის ტემპს ხელოვნურ გარემოში, ასევე აგრესიულობას (ბაგიროვა და სხვ., 2001; სტემ, კირკი, 2004). ალბათ ამიტომაა, რომ ბუნებრივი P. infestans შტამებს შორის პრაქტიკულად არ არსებობს რეზისტენტული შტამები, თუნდაც კარტოფილის ნარგავებიდან, რომლებიც მკურნალობენ დიმეთომორფით.
პოპულაცია, რომელიც მკურნალობს ოლიგოზიტის ფუნგიციდს, შედგება შტამების ორი ჯგუფისგან: ის, ვინც ფუნგიციდთან კონტაქტი არ ჰქონია და ამიტომ არ შეცვლილა თავდაპირველი ნიშნები (თუ ამ ჯგუფში აღმოჩენილია რეზისტენტული შტამები, ისინი არ დაგროვდება მგრძნობიარე შტამების მაღალი აგრესიულობისა და კონკურენტუნარიანობის გამო), და შტამები ფუნგიციდის ქვექვეშა კონცენტრაციებთან კონტაქტში. სწორედ ამ უკანასკნელთა შორის არის შესაძლებელი რეზისტენტული შტამების დაგროვება, რადგან აქ მათ აქვთ უპირატესობა მგრძნობიარეებთან შედარებით.
ამრიგად, ოლიგოზიტის ფუნგიციდების გამოყენებისას მნიშვნელოვანია არა მხოლოდ სრულყოფილი მკურნალობა, არამედ წამლის მაღალი კონცენტრაცია, რამდენჯერმე მეტი, ვიდრე ლეტალური დოზა, რადგან ეტაპობრივი მუტაგენეზის დროს, მუტაცირებული შტამების საწყისი წინააღმდეგობა დაბალია.
დაბოლოს, მონოზიტური ფუნგიციდების მიმართ რეზისტენტობის მუტაციები ძალზე გამოხატულია, ანუ ერთ მუტაციას შეუძლია შეაფასოს მაღალი დონის მდგრადობა, მგრძნობელობის სრული დაკარგვამდე. ამიტომ, მოსახლეობის წინააღმდეგობის ზრდა ძალიან სწრაფად ხდება.
ასეთი ფუნგიციდების მაგალითია ფენილამიდები, მათ შორის ყველაზე გავრცელებული ფუნგიციდი, მეტალაქსილი. მის მიმართ წინააღმდეგობის მუტაცია წარმოიქმნება მაღალი სიხშირით, ხოლო მუტანტებში წინააღმდეგობის ხარისხი ძალიან მაღალია - ის აღემატება მგრძნობიარე შტამს ათასი ან მეტი ფაქტორით (დერევიაგინა და სხვები, 1993). მიუხედავად იმისა, რომ მდგრადი მუტანტების ზრდის ტემპი და აგრესიულობა მცირდება სისტემური ფუნგიციდიდან მგრძნობიარე შტამების დაღუპვის ფონზე, რეზისტენტული პოპულაციის რაოდენობა სწრაფად იზრდება და, პარალელურად, მისი აგრესიულობა იზრდება. ამიტომ, ფუნგიციდის რამდენიმეწლიანი გამოყენების შემდეგ, რეზისტენტული შტამების აგრესიულობა შეიძლება არამარტო გაუთანაბრდეს მგრძნობიარე ადამიანების აგრესიულობას, არამედ აღემატებოდეს მას (დერევიაგინა და დიაკოვი, 1992).
გავლენა სექსუალურ რეკომბინაციაზე
მას შემდეგ, რაც P. infestans- ის პოპულაციებში A2 დაწყვილების ტიპის ხშირი შემთხვევა დაემთხვა მეტალაქსილის ინტენსიურ გამოყენებას გვიანი ავადობის წინააღმდეგ, ითვლებოდა, რომ მეტალაქსილი იწვევს დაწყვილების ტიპის გარდაქმნას. P. parasitica– ში ექსპერიმენტულად დადასტურდა ქლორონების და მეტალაქსილის მოქმედებით ასეთი გარდაქმნა (Ko, 1994). მეტალაქსილის დაბალი კონცენტრაციის მქონე საშუალოზე გადასვლამ გამოიწვია ჰომოტალური იზოლაციების გაჩენა A1 ტიპის დაწყვილების ტიპის მეტალაქსილის მიმართ მგრძნობიარე P. infestans შტამიდან (Savenkova and Cherepnikova-Anikina, 2002). მეტალაქსილის უფრო მაღალი კონცენტრაციით შემცველ საშუალებებზე შემდგომი გავლის დროს, A2 დაწყვილების ტიპის არც ერთი იზოლატი არ გამოვლენილა, თუმცა, იზოლატების უმეტესობა, A2 იზოლატებთან გადაკვეთისას, ოოსპორების ნაცვლად, ქმნიდნენ მაციელის მწვავე დაგროვებებს და იყვნენ სტერილური. A2 დაწყვილების ტიპის მქონე რეზისტენტული შტამის გავლებამ მეტალაქსილის მაღალი კონცენტრაციით შემცველ საშუალებებზე საშუალება მოგვცა დავაფიქსიროთ შეჯვარების ტიპის ცვლილებების სამი ფორმა: 1) სრული სტერილობა A1 და A2 იზოლატებთან გადაკვეთისას; 2) ჰომოტალიზმი (ოოსპორების ფორმირება მონოკულტურაში); 3) A2 შეჯვარების ტიპის A1- ზე გარდაქმნა. ამრიგად, მეტალაქსილმა შეიძლება გამოიწვიოს P. infestans- ის პოპულაციებში შეჯვარების ტიპების ცვლილებები და, შესაბამისად, სექსუალური კომბინაცია მათში.
გავლენა მცენარეულ რეკომბინაციაზე
ანტიბიოტიკებისადმი რეზისტენტობის ზოგიერთმა გენმა გაზარდა ჰიპალური ჰეტეროკარიოტიზაციის და ბირთვული დიპლოიდიზაციის სიხშირე (Poedinok and Dyakov, 1981). როგორც ადრე აღინიშნა, ჰიფების ჰეტეროკარიოტიზაცია P. infestans- ის სხვადასხვა შტამების შერწყმის დროს ძალიან იშვიათად ხდება ამ სოკოში მცენარეული შეუთავსებლობის ფენომენის გამო. ამასთან, ზოგიერთ ანტიბიოტიკზე რეზისტენტობის გენებს შეიძლება ჰქონდეს გვერდითი მოვლენები, რაც გამოიხატება მცენარეული შეუთავსებლობის გადალახვაში. ამ თვისებას ფლობდა 1S-1 მუტანტის სტრეპტომიცინის წინააღმდეგობის გენი. ასეთი მუტანტების არსებობა ფიტოფთორის საველე პოპულაციებში შეიძლება გაზარდოს გენების ნაკადები შტამებს შორის და დააჩქაროს მთელი პოპულაციის ადაპტაცია ახალ ჯიშებთან ან ფუნგიციდებთან.
გარკვეულმა ფუნგიციდებმა და ანტიბიოტიკებმა შეიძლება გავლენა მოახდინონ მიტოზური რეკომბინაციის სიხშირეზე, რამაც ასევე შეიძლება შეცვალოს გენოტიპის სიხშირე პოპულაციებში. ფართოდ გამოყენებული ფუნგიციდი ბენომილი უკავშირდება ბეტა-ტუბულინს, პროტეინს, რომლისგანაც აგებულია ციტოსკლეტის მიკროტუბულები, და ამით არღვევს ქრომოსომის გამოყოფის პროცესებს მიტოზის ანაფაზაში, ზრდის მიტოზური რეკომბინაციის სიხშირეს (Hastie, 1970).
იგივე თვისება აქვს ფუნგიციდ პარაფტოროფენილალანინს, რომელსაც იყენებენ ჰოლანდიური დაავადების სამკურნალოდ. პარა-ფტორფენილალანინმა გაზარდა რეკომბინაციის სიხშირე ჰეტეროზიგოტური დიპლოიდებში P. infestans (Poedinok et al., 1982).
P. infestans- ის სიცოცხლის ციკლში პოპულაციების გენოტიპური შემადგენლობის ციკლური ცვლილებები
ზომიერ სარტყელში P. infestans– ის კლასიკური განვითარების ციკლი შედგება 4 ფაზისაგან.
1) მოსახლეობის ექსპონენციალური ზრდის ფაზა (პოლიციკლური ფაზა) მოკლე თაობებთან ერთად. ეს ეტაპი ჩვეულებრივ იწყება ივლისში და გრძელდება 1,5-2 თვე.
2) მოსახლეობის ზრდის შეჩერების ეტაპი დაუზიანებელი ქსოვილის პროპორციის მკვეთრი შემცირების ან არახელსაყრელი ამინდის პირობების გამო. ფერმებში ეს ეტაპი ახორციელებს ადრეული მოსავლის აღების ფოთლების მოცილებას წლიური ციკლიდან.
3) ტუბერებში გამოზამთრების ეტაპი, რომელსაც თან ახლავს მოსახლეობის რაოდენობის მნიშვნელოვანი შემცირება ტუბერების შემთხვევითი ინფექციის, მათში ინფექციის ნელი განვითარების, ტუბერების ხელახალი ინფექციის არარსებობის, დაზარალებული ტუბერების გახრწნისა და მოშლის ნორმალური შენახვის პირობებში.
4) ნიადაგისა და ნერგების ნელი განვითარების ეტაპი (მონოციკლური ფაზა), რომლის დროსაც თაობის ხანგრძლივობამ შეიძლება მიაღწიოს ერთ თვეს ან მეტს (მაისის ბოლოს - ივლისის დასაწყისი). ჩვეულებრივ, ამ დროს დაავადებული ფოთლების გამოვლენა რთულია, თუნდაც სპეციალური დაკვირვებებით.
მოსახლეობის ექსპონენციალური ზრდის ფაზა (პოლიციკლური ფაზა)
მრავალმა დაკვირვებამ (ფედედსკაია, კოზუბოვა, 1969; ბორისენოკი, 1969; ოში, 1969; დიაკოვი, სუპრუნი, 1984; რიბაკოვა, დიაკოვი, 1990) აჩვენა, რომ ეპიფიტოტიის დასაწყისში ჭარბობს დაბალი ვირუსული და ოდნავ აგრესიული კლონები, რომლებსაც შემდგომ ანაცვლებენ უფრო ვირუსული და აგრესიული. მოსახლეობის აგრესიულობის ზრდის ტემპი უფრო მაღალია, ნაკლებად მდგრადია მასპინძელი მცენარის ჯიში.
როგორც მოსახლეობა იზრდება, იზრდება როგორც შერჩევით მნიშვნელოვანი გენების კონცენტრაცია კომერციულ ჯიშებში (R1-R4), ისე შერჩევით ნეიტრალური (R5-R11). ასე რომ, 1993 წელს მოსკოვის მახლობლად მდებარე პოპულაციებში, საშუალო ვირულენტობა ივლისის ბოლოდან აგვისტოს შუა რიცხვებში 8,2 – დან 9,4 – მდე გაიზარდა, ხოლო ყველაზე დიდი ზრდა დაფიქსირდა შერჩევით ნეიტრალური ვირუსულობის გენი R5 (ვირუსული კლონების 31 – დან 86% –მდე) (სმირნოვი, 1996 )
მოსახლეობის ზრდის ტემპის შემცირებას თან ახლავს მოსახლეობის პარაზიტული აქტივობის შემცირება. ამიტომ, დეპრესიულ წლებში რასების საერთო რაოდენობაც და ძლიერ ვირუსული რასის წილი უფრო დაბალია, ვიდრე ეპიფიტოზურთა (ბორისენოკი, 1969). თუ ეპიფიტოზური ამინდის პირობებში შეიცვალა არასასურველი მდგომარეობა გვიან დაავადებაზე და კარტოფილით დაინფიცირება, ასევე იკლებს ძლიერ ვირუსული და აგრესიული კლონების კონცენტრაცია (რიბაკოვა და სხვ., 1987).
გენების სიხშირეების ზრდა, რომლებიც გავლენას ახდენენ მოსახლეობის ვირუსულობასა და აგრესიულობაზე, შეიძლება განპირობებული იყოს შერეულ პოპულაციაში უფრო ვირუსული და აგრესიული კლონების შერჩევით. შერჩევის დემონსტრირებისთვის შემუშავდა ნეიტრალური მუტაციების ანალიზის მეთოდი, რომელიც წარმატებით იქნა გამოყენებული საფუარის (Adams et al., 1985) და Fusarium graminearum (Wiebe et al., 1995) პოპულაციებში.
ბლასტიციდინის S რეზისტენტული მუტანტების სიხშირე P. infestans- ის საველე პოპულაციაში შემცირდა მოსახლეობის აგრესიულობის ზრდის პარალელურად, რაც მიუთითებს დომინანტური კლონების ცვლილებაზე მოსახლეობის ზრდის დროს (რიბაკოვა და სხვ., 1987).
გამოზამთრების ეტაპი ტუბერებში
ზამთარში კარტოფილის ბოლქვებში, P. infestans შტამების ვირუსულობა და აგრესიულობა იკლებს და ვირუსულობის შემცირება უფრო ნელა ხდება, ვიდრე აგრესიულობა (რიბაკოვა და დიაკოვი, 1990). როგორც ჩანს, მოსახლეობის სწრაფი ზრდის ხელშემწყობ პირობებში (r შერჩევა) სასარგებლოა "დამატებითი" ვირუსულობის გენები და მაღალი აგრესიულობა, ამიტომ ეპიფიტოტიკების განვითარებას თან ახლავს ყველაზე ვირუსული და აგრესიული კლონების შერჩევა. გარემოს გაჯერების პირობებში, როდესაც არა გამრავლების სიჩქარე, არამედ არახელსაყრელი პირობების არსებობა (K შერჩევა) მნიშვნელოვან როლს ასრულებს, ვირუსულობისა და აგრესიულობის "დამატებითი" გენები ამცირებენ ფიტნესს, ხოლო ამ გენებთან კლონები პირველები იღუპებიან, რომ საშუალო აგრესიულობა და მოსახლეობის ვირუსულობა ეცემა.
ნიადაგის მცენარეული ფაზა
ეს ეტაპი ყველაზე იდუმალია სიცოცხლის ციკლში (Andrivon, 1995). მისი არსებობა ჩამოყალიბდა მხოლოდ სპეკულაციურად - ინფორმაციის ნაკლებობის გამო, თუ რა ხდება პათოგენთან ხანგრძლივი პერიოდის განმავლობაში (ზოგჯერ თვეზე მეტია) - კარტოფილის ნერგების გაჩენამდე მათზე დაავადების პირველი ლაქების გაჩენამდე. დაკვირვებისა და ექსპერიმენტების საფუძველზე, ცხოვრების ამ პერიოდში სოკოების ქცევა აღდგენილი იქნა (ჰირსტი და სტედმანი, 1960; ბოგუსლავსკაია, ფილიპოვი, 1976).
სოკოს სპორაცია შეიძლება ჩამოყალიბდეს ნიადაგში ინფიცირებულ ტუბერებზე. შედეგად წარმოქმნილი სპორები ჰიფიანად გვხვდება, რომელსაც ნიადაგში დიდი ხნის მცენარეული მცენარე აქვს. პირველადი (ტუბერებზე ჩამოყალიბებული) და საშუალო (მიცელიუმზე ნიადაგში) სპორები კაპილარული დენებით ადიან ნიადაგის ზედაპირზე, მაგრამ კარტოფილის დაინფიცირების შესაძლებლობას იძენენ მხოლოდ მას შემდეგ, რაც მისი ქვედა ფოთლები დაეშვება და ნიადაგის ზედაპირთან შეხების შემდეგ. ასეთი ფოთლები (კერძოდ, დაავადების პირველი ლაქები გვხვდება მათზე) არ წარმოიქმნება დაუყოვნებლივ, არამედ კარტოფილის მწვერვალების ხანგრძლივი ზრდისა და განვითარების შემდეგ.
ამრიგად, P. infestans– ის სიცოცხლის ციკლში შეიძლება არსებობდეს საპროტროფული მცენარეული საფარის ფაზაც. თუ სიცოცხლის ციკლის პარაზიტულ ფაზაში აგრესია არის ფიტნესის ყველაზე მნიშვნელოვანი კომპონენტი, მაშინ საპროტროფულ ფაზაში შერჩევა მიზნად ისახავს პარაზიტული თვისებების შემცირებას, როგორც ექსპერიმენტულად ნაჩვენებია ზოგიერთი ფიტოპათოგენური სოკოებისათვის (იხ. Carson, 1993) ამიტომ, ციკლის ამ ფაზაში ყველაზე ინტენსიურად უნდა დაიკარგოს აგრესიული თვისებები. მაგრამ ჯერჯერობით პირდაპირი ექსპერიმენტები არ ჩატარებულა ზემოაღნიშნული დაშვებების დასადასტურებლად.
სეზონური ცვლილებები გავლენას ახდენს არა მხოლოდ P. infestans- ის პათოგენურ თვისებებზე, არამედ ფუნგიციდების მიმართ რეზისტენტობაზე, რომელიც იზრდება პოლიციკლურ ფაზაში (ეპიფიტოტიების დროს) და მცირდება ზამთრის შენახვის დროს (Derevyagina et al., 1991; Kadish and Cohen, 1992). განსაკუთრებით ძლიერი ინტენსიური ვარდნა დაფიქსირდა მეტალაქსილის მიმართ დაზარალებული ტუბერების დარგვასა და დაავადების პირველი ლაქების გაჩენას შორის.
სპეციფიკური სპეციალიზაცია და მისი ევოლუცია
P. infestans იწვევს ეპიდემიას ორ კომერციულად მნიშვნელოვან კულტურაში, კარტოფილსა და პომიდორში. ეპიფიოტიები კარტოფილზე დაიწყო მას შემდეგ, რაც სოკო ახალ ადგილებში შემოვიდა. პომიდვრის დამარცხება ასევე აღინიშნა კარტოფილზე ინფექციის გაჩენისთანავე, მაგრამ პომიდორზე ეპიფიტოტიები მხოლოდ ასი წლის შემდეგ აღინიშნა - მე -XNUMX საუკუნის შუა პერიოდში. აი რას წერენ ჰალოგლი და ნიდერჰაუზერი აშშ – ში პომიდვრის დამარცხების შესახებ
(1962): ”100 წლის მწვავე ეპიფიტოტიის შემდეგ, დაახლოებით 1845 წლის განმავლობაში, ტომატის მდგრადი ჯიშების მოპოვების არცერთი მცდელობა თითქმის არ განხორციელებულა. მიუხედავად იმისა, რომ გვიან დაავადება პირველად პომიდორზე დაფიქსირდა ჯერ კიდევ 1848 წელს, იგი არ გამხდარა ამ მცენარის სელექციონერების სერიოზული ყურადღების ობიექტი 1946 წელს დაავადების ძლიერ აფეთქებამდე. რუსეთის ტერიტორიაზე პომიდვრის გვიანი ავადობა დაფიქსირდა მე -60 საუკუნეში. ”დიდი ხნის განმავლობაში მკვლევარები ყურადღებას არ აქცევდნენ ამ დაავადებას, რადგან ამან არ გამოიწვია მნიშვნელოვანი ეკონომიკური ზიანი. მაგრამ 70-1979-იან წლებში. XX საუკუნის პომიდვრის გვიანი ავადმყოფობის ეპიფიტოტიები აღინიშნება საბჭოთა კავშირში, ძირითადად ქვედა ვოლგის რეგიონში, უკრაინაში, ჩრდილოეთ კავკასიაში, მოლდოვაში ... ”(ბალაშოვა, XNUMX).
მას შემდეგ, პომიდვრის ავადმყოფობა გვიან პერიოდში გახდა ყოველწლიური, გავრცელდა მთლიანი სამრეწველო და საყოფაცხოვრებო კულტურის ტერიტორიაზე და ამ კულტურას უზარმაზარ ეკონომიკურ ზიანს აყენებს. Რა მოხდა? რატომ მოხდა პარაზიტის პირველი გამოჩენა კარტოფილზე და ამ კულტურის ეპიფიტოზური დაზიანება თითქმის ერთდროულად მოხდა და რატომ დასჭირდა საუკუნე, რომ ეპიფიოტიკი გამოჩნდა პომიდორზე? ეს განსხვავებები ხელს უწყობს ინფექციის მექსიკურ და არა სამხრეთ ამერიკულ წყაროს. თუ სახეობა Phytophthora infestans ჩამოყალიბდა მექსიკის ტუბერკულოზური გვარის Solanum– ის პარაზიტად, გასაგებია, რატომ განიცდიდა კულტივირებული კარტოფილი გვარის იმავე მონაკვეთს, როგორც მექსიკის სახეობას, მაგრამ პარაზიტთან თანაავტორობის არარსებობის გამო, რომელიც არ შეიმუშავა სპეციფიკური და არასპეციფიკური წინააღმდეგობის მექანიზმები.
პომიდორი გვარის სხვა განყოფილებას მიეკუთვნება, მისი გაცვლის ტიპს მნიშვნელოვანი განსხვავებები აქვს ტუბერკულოზური სახეობებისგან, ამიტომ, მიუხედავად იმისა, რომ პომიდორი არ არის P. infestans- ის საკვები სპეციალიზაციის გარეშე, მისი დაზიანების ინტენსივობა არასაკმარისი იყო სერიოზული ეკონომიკური ზარალისთვის.
პომიდორზე ეპიფიტოტიების გაჩენა განპირობებულია პარაზიტის სერიოზული გენეტიკური ცვლილებებით, რამაც გაზარდა მისი ადაპტაცია (პათოგენურობა) პარაზიტიზმის დროს. ჩვენ გვჯერა, რომ პომიდვრის პარაზიტისთვის სპეციალიზირებული ახალი ფორმაა მ. გალეგლის მიერ აღწერილი T1 რბოლა, რომელიც გავლენას ახდენს ალუბლის პომიდვრის ჯიშებზე (Red Cherry, Ottawa), რეზისტენტულია კარტოფილზე გავრცელებული T0 რასის მიმართ (Gallegly, 1952) როგორც ჩანს, მუტაცია (ან მუტაციების სერია), რამაც T0 რბოლა აქცია T1 რბოლაში და გამოიწვია პომიდვრის დამარცხებაზე მეტად ადაპტირებული კლონების გამოჩენა. როგორც ხშირად ხდება, ერთ მასპინძელზე პათოგენურობის ზრდას თან ახლავს მისი შემცირება მეორეზე, ანუ წარმოიშვა საწყისი, ჯერ კიდევ არ არის დასრულებული სპეციფიკური სპეციალიზაცია - კარტოფილზე (რასის T0) და პომიდორზე (რასის T1).
რა დასტური აქვს ამ მოსაზრებას?
- მოვლენა კარტოფილსა და პომიდორზე. ტომატის ფოთლებზე T1 რბოლა ჭარბობს, კარტოფილის ფოთლებზე კი იშვიათია. ს.ფ.ბაგიროვას და ტ.ა. ორეშონკოვა (არ გამოქვეყნებულა) 1991-1992 წლებში მოსკოვის რეგიონში, T1 რბოლა კარტოფილის დარგვებში იყო 0%, ხოლო პომიდვრის დარგვებში - 100%; 1993-1995 წლებში - შესაბამისად 33% და 90%; 2001 წელს - 0% და 67%. მსგავსი მონაცემები მოიპოვეს ისრაელში (კოენი, 2002). ექსპერიმენტებმა კარტოფილის ტუბერების ინფიცირებაზე T1 რასის იზოლატებით და T0 და T1 იზოლატების ნარევით აჩვენა, რომ T1 რასის იზოლატები ცუდად არის დაცული ტუბერებში და იცვლება T0 რასის იზოლატებით (Dyakov et al., 1975; Rybakova, 1988).
2) პომიდვრის დარგვებში T1 რბოლას დინამიკა. ტომატის ფოთლების პირველადი ინფექცია ტარდება T0 რასის იზოლატებით, რომლებიც დომინირებენ ინფექციის ანალიზზე ფოთლებზე წარმოქმნილ პირველ ლაქებში. ეს ადასტურებს პარაზიტების მიგრაციის საყოველთაოდ აღიარებულ სქემას: კარტოფილისგან ინფექციის ძირითად მასას წარმოქმნის T0 რასა, თუმცა, მცირე რაოდენობით T1 კლონები შენარჩუნებულია კარტოფილში, ერთხელ პომიდორზე, გადაადგილდება T0 რასის და გროვდება ეპიფიტოზური პერიოდის ბოლოს. ასევე შესაძლებელია, რომ პომიდვრის ფოთლის ინფექციის ალტერნატიული წყარო იყოს T1 რასასთან, რომელიც ისეთი ძლიერი არ არის, როგორც კარტოფილის ბოლქვები და ფოთლები, მაგრამ მუდმივია. ამრიგად, ეს წყარო სუსტად მოქმედებს პომიდვრის ინფექციის მქონე მოსახლეობის გენეტიკურ სტრუქტურაზე, მაგრამ შემდგომ განსაზღვრავს T1 რასის დაგროვებას (რიბაკოვა, 1988; დიაკოვი და სხვ., 1994).
3) აგრესიულობა კარტოფილისა და პომიდვრის მიმართ. ტომატისა და კარტოფილის ფოთლების ხელოვნურმა ინფექციამ T0 და T1 რასების იზოლირებით აჩვენა, რომ პირველი უფრო აგრესიულია კარტოფილისთვის, ვიდრე პომიდვრისთვის, ხოლო მეორე - პომიდვრისთვის უფრო აგრესიული, ვიდრე კარტოფილისთვის. ეს განსხვავებები გამოიხატება არა "საკუთარი" რასის იზოლაციების გადაადგილებაში შერეული პოპულაციიდან სათბურში ფოთლების გადასვლის დროს (დ'იაკოვი და სხვები, 1975) და საველე ნაკვეთებში (Leberton et al., 1999); მინიმალური ინფექციური დატვირთვის, შეყოვნების პერიოდის, ინფექციური ლაქების ზომისა და სპორების წარმოქმნის განსხვავებები (რიბაკოვა, 1988; დიაკოვი და სხვები, 1994; ლეგარდი და სხვები, 1995; Forbes და სხვები, 1997; ოიარზუნი და სხვები, 1998; ლებერტონი და სხვები) al., 1999; Vega-Sanchez et al., 2000; Knapova, Gisi, 2002; Sussuna et al., 2004).
T1 რბოლის იზოლაციების აგრესიულობა ტომატის ჯიშების მიმართ, რომლებსაც არ გააჩნიათ რეზისტენტული გენები, იმდენად მაღალია, რომ ამ იზოლირებებმა იფურჩქნება ფოთლებზე, ისევე როგორც საკვებ გარემოზე, ინფიცირებული ქსოვილის ნეკროზირების გარეშე (Dyakov et al., 1975; Vega-Sanchez et al., 2000).
4) ვირუსულობა კარტოფილისა და პომიდვრისთვის. T1 რასა გავლენას ახდენს ალუბლის პომიდვრის ჯიშებზე Ph1 რეზისტენტობის გენით, ხოლო T0 რბოლას არ შეუძლია ამ ჯიშების დაინფიცირება, აქვს ვიწრო ვირუსულობა. დიფერენციატორებთან მიმართებაში
კარტოფილის R- გენები უკუპროპორციულია, ე.ი. პომიდვრის ფოთლებისგან იზოლირებული შტამები ნაკლებად ვირუსულია ვიდრე "კარტოფილის" შტამები (ცხრილი 11).
5) ნეიტრალური მარკერები. ნეიტრალური ნიშნების ანალიზი კარტოფილისა და პომიდვრის პარაზიტიზებული P. infestans პოპულაციების პოპულაციებში ასევე მოწმობს მულტიდირენტულ ინტრაპეციალურ შერჩევას. P. infestans– ის ბრაზილიის პოპულაციაში პომიდვრის ფოთლის იზოლატები მიეკუთვნებოდა კლონალურ ხაზს US-1, ხოლო კარტოფილის ფოთლებიდან BR-1 ხაზს (Suassuna et al., 2004). ფლორიდაში (აშშ), 1994 წლიდან, კლონმა US-90 დაიწყო დომინირება კარტოფილზე (8% -ზე მეტი) და კლონი US-11 და US-17 პომიდორზე, ხოლო ამ უკანასკნელის იზოლატები უფრო აგრესიულია პომიდვრისთვის, ვიდრე კარტოფილისთვის (Weingartner , ტომბოლატო, 2004). მნიშვნელოვანი განსხვავება გენოტიპის სიხშირეებში (დნმ თითის ანაბეჭდები) კარტოფილისა და პომიდვრის იზოლატებში დადგენილია 1200 P. 1989 წელს შეერთებულ შტატებში შეგროვებული 1995 P. infestans შტამებისთვის (Deahl et al., 1995).
AFLP მეთოდის გამოყენებით შესაძლებელი გახდა 74-1996 წლებში კარტოფილისა და პომიდვრის ფოთლებისგან შეგროვებული 1997 შტამის გამოყოფა. საფრანგეთსა და შვეიცარიაში, 7 ჯგუფში. კარტოფილისა და პომიდვრის შტამები აშკარად არ დაშორდნენ ერთმანეთს, მაგრამ "კარტოფილის" შტამები გენეტიკურად უფრო მრავალფეროვანი იყო, ვიდრე "პომიდვრის". პირველი ნაპოვნია შვიდივე მტევანში, ხოლო მეორე, მხოლოდ ოთხში, რაც მიუთითებს ამ უკანასკნელის უფრო სპეციალიზებულ გენომზე (კნაპოვა და გისი, 2002).
6) იზოლაციის მექანიზმები. თუ პარაზიტის პოპულაციები ორ მასპინძელ მცენარეთა სახეობაზე ვითარდება სპეციალიზაციის შევიწროებისკენ „საკუთარი“ მასპინძლის მიმართ, მაშინ წარმოიქმნება სხვადასხვა წინასწარი და პოსტმეიოტური მექანიზმები, რომლებიც ხელს უშლიან ინტერპოპულაციურ გენეტიკურ გაცვლას (Dyakov and Lekomtseva, 1984)
რამდენიმე კვლევამ შეისწავლა მშობლების შტამების წყაროს გავლენა ჰიბრიდიზაციის ეფექტურობაზე. ეკვადორში Solanum გვარის სხვადასხვა სახეობისაგან იზოლირებული შტამების გადაკვეთისას (Oliva et al., 2002) აღმოჩნდა, რომ A2 ტიპის ორმაგი Solanaceae- ს (კლონური ხაზი EC-2) შტამები ყველაზე ცუდად გადაკვეთენ პომიდვრის შტამებს (ხაზი EC -3) და ყველაზე ეფექტურად გადაკვეთა კარტოფილის შტამი (EC-1).
აღმოჩნდა, რომ ყველა ჰიბრიდი არაპათოგენურია. ავტორებს მიაჩნიათ, რომ ჰიბრიდიზაციის დაბალი პროცენტი და ჰიბრიდებში პათოგენურობის შემცირება განპირობებულია პოპულაციების რეპროდუქციული იზოლაციის პოსტმეიოტური მექანიზმებით.
ბაგიროვას და სხვების ექსპერიმენტებში (1998), დიდი რაოდენობით კარტოფილისა და პომიდვრის შტამები გადაიკვეთა T0 და T1 რასების თვისებებით. პომიდვრისგან იზოლირებული T1xT1 შტამების ყველაზე მეტად ნაყოფიერი ჯვრები (36 ოოსპორა მიკროსკოპის თვალსაზრისით, ოოსპორის გამონაყარის 44%), ყველაზე ნაკლებად ეფექტური იყო T0xT1 რასების ჯვრები, რომლებიც იზოლირებული იყო სხვადასხვა მასპინძლებისგან (განვითარებადი და გაბერილი ოოსპორების მცირე რაოდენობა, აბორტული და განუვითარებელი ოოსპორების დიდი ნაწილი) ... კარტოფილისგან იზოლირებული T0 რასის იზოლატებს შორის გადაკვეთის ეფექტურობა შუალედური იყო. მას შემდეგ, რაც T0 რასის შტამების ძირითადი შემადგენლობა გავლენას ახდენს კარტოფილზე, მას აქვს ზამთრის საიმედო წყარო - კარტოფილის ტუბერები, რის შედეგადაც oospores– ის, როგორც ზამთრის ინფექციური ერთეულების მნიშვნელობა კარტოფილის პოპულაციიდან მცირეა. ადაპტირებულ "პომიდვრის ფორმას" შეუძლია პომიდორზე ზამთარი ოოსპორების სახით (იხ. ქვემოთ) და ინარჩუნებს სექსუალური პროცესის უფრო მაღალ პროდუქტიულობას. მაღალი ნაყოფიერების გამო, T1 პომიდორში პირველადი ინფექციის დამოუკიდებელ პოტენციალს იძენს. კნაპოვას და სხვების მიერ მიღებული შედეგები (კნაპოვა და სხვ., 2002) ანალოგიურად შეიძლება განმარტდეს. კარტოფილისგან იზოლირებული შტამების ჯვრები პომიდვრის შტამებით იძლევა ყველაზე მეტ ოოსპორას - 13,8 კვ.მ. საშუალო (5-19 გავრცელებით) და ოოსპორის შუასაყრის პროცენტული პროცენტული მაჩვენებელი (6,3 0-24 გავრცელებით). პომიდვრისგან იზოლირებული შტამების გადაკვეთა ოოსპორების ყველაზე მცირე პროცენტს (7,6 4-12 გავრცელებით) მათი აღმოცენების ყველაზე მაღალი პროცენტით (10,8). კარტოფილისგან იზოლირებულ შტამებს შორის ოოსპორის შუალედურ რაოდენობას (8,6 მონაცემთა მაღალი გაფანტვით - 0-30) და ოოსპორების აღმოცენების ყველაზე დაბალი პროცენტული მაჩვენებელი (2,7). ამრიგად, კარტოფილის შტამები ნაკლებად ნაყოფიერია, ვიდრე პომიდვრისა, მაგრამ მოსახლეობის გადაკვეთის ჯვრებმა ინტრაპოპულაციურ მაჩვენებლებზე უარესი შედეგი არ გამოიღო. შესაძლებელია, რომ განსხვავებები აღნიშნულ მონაცემებთან ბაგიროვას და სხვების მიერ. აიხსნება ის ფაქტი, რომ რუსი მკვლევარები მუშაობდნენ მეოცე საუკუნის 90-იანი წლების დასაწყისში იზოლირებულ შტამებზე, ხოლო შვეიცარიელი მკვლევარები - 90-იანი წლების ბოლოს იზოლირებულ შტამებთან.
დაბალი ნაყოფიერების საფუძველი შეიძლება იყოს შტამების ჰეტეროპლოიდია. თუ მექსიკის პოპულაციებში, სადაც რეგულარულია სქესობრივი პროცესი და პირველადი ინფექცია ოოსპორის შთამომავლობით, P. Infestans– ის შესწავლილი შტამების უმეტესობა დიპლოიდურია, მაშინ ძველი სამყაროს ქვეყნებში შეიმჩნევა პლოიდური პოლიმორფიზმი (დი, ტრი და ტეტრაპლოიდური შტამები, აგრეთვე ჰეტეროკარიოტული შტამები ჰეტეროპლოიდური ბირთვებით) და შტამები, რომლებსაც აქვთ სხვადასხვა ტიპის შეჯვარება, ე.ი. ორმხრივად ნაყოფიერი, განსხვავდება ბირთვული სიბრალულით (Therrien et al., 1989, 1990; Whittaker et al., 1992; Ritch, Daggett, 1995). ანტერიდიასა და ოოგონიაში ბირთვების მრავალფეროვნება შეიძლება იყოს დაბალი ნაყოფიერების მიზეზი.
რაც შეეხება ანასტომოზების დროს ჰიფებს შორის ბირთვულ გაცვლას, ამას ხელს უშლის მცენარეული შეუთავსებლობა, რომელიც სქესობრივ პოპულაციებს ყოფს ბევრ გენეტიკურად იზოლირებულ კლონში (Poedinok and Dyakov, 1987; Gorbunova et al., 1989; Anikina et al., 1997b).
7) პოპულაციების კონვერგენცია. ზემოთ მოცემული მონაცემები მიუთითებს, რომ შესაძლებელია ჰიბრიდიზაცია "კარტოფილის" და "პომიდვრის" P. infestans შტამებს შორის. ასევე შესაძლებელია სხვადასხვა მასპინძლების საპასუხო რე – ინფექცია, თუმცა შემცირებული აგრესიულობით.
1993 წელს მომიჯნავე კარტოფილისა და პომიდვრის მინდვრებიდან იზოლატორებში პოპულაციის მარკერების შესწავლამ აჩვენა, რომ პომიდვრის ფოთლებისგან იზოლირებული იზოლაციების მეოთხედი გადაეცა მეზობელი კარტოფილის ველიდან (დოლგოვა და სხვები, 1997) თეორიულად, შეიძლება ვივარაუდოთ, რომ პოპულაციების განსხვავებული განსხვავება ორ მასპინძელზე გაიზრდება და გამოიწვევს სპეციალიზირებული ინტრაპეციალური ფორმების წარმოქმნას (f.sp. კარტოფილი და f.sp. პომიდორი), განსაკუთრებით მას შემდეგ, რაც oospores- ს შეუძლია მცენარეულ ნამსხვრევებში შენარჩუნება (Drenth et al., 1995 ; ბაგიროვა, დიაკოვი, 1998) და ტომატის თესლი (Rubin et al., 2001). შესაბამისად, ამჟამად პომიდორს აქვს გაზაფხულის რეგენერაციის წყარო, კარტოფილის ბოლქვებისგან დამოუკიდებლად.
ამასთან, ყველაფერი სხვანაირად მოხდა. ზამთარმა ოოსპორებით გამოზამთრებამ საშუალება მისცა პარაზიტს თავიდან აეცილებინა სიცოცხლის ციკლის ყველაზე ვიწრო ეტაპი - ნიადაგში მცენარეული მონოციკლური ეტაპი, რომლის დროსაც მცირდება პარაზიტული თვისებები, რომლებიც თანდათანობით აღდგება პოლიციკლურ ფაზაში ზაფხულში.
ცხრილი 11. ვირუსული გენების სიხშირეები კარტოფილის დიფერენცირების ჯიშებზე P. infestans შტამებში
ქვეყანა | წელი | შტამებში ვირუსული გენების საშუალო რაოდენობა | ავტორი | |
კარტოფილიდან | პომიდვრისგან | |||
საფრანგეთის | 1995 | 4.4 | 3.3 | ლებერტონი და სხვ., 1999 წ |
1996 | 4.8 | 3.6 | ლებერტონი, ანდრივონი, 1998 წ | |
საფრანგეთი, შვეიცარია | 1996-97 | 6.8 | 2.9 | კნაპოვა, გისი, 2002 წ |
აშშ | 1989-94 | 5 | 4.8 | გუდვინი და სხვ., 1995 წ |
აშშ, ზაპ. ვაშინგტონი DC | 1996 | 4.6 | 5 | დორრენსი და სხვები |
1997 | 6.3 | 3.5 | " | |
ეკვადორი | 1993-95 | 7.1 | 1.3 | ოიარზუნი და სხვ., 1998 წ |
ისრაელის | 1998 | 7 | 4.8 | კოენი, 2002 |
1999 | 6 | 5.7 | " | |
2000 | 6.7 | 6.1 | " | |
რუსეთი, მოსკი. რეგიონი | 1993 | 8.9 | 6.7 | სმირნოვი, 1996 წ |
რუსეთი, სხვადასხვა რეგიონი | 1995 | 9.4 | 8 | კოზლოვსკაია და სხვები. |
1997 | 9.2 | 9.2 | " | |
2000 | 8.7 | 4.8 | " |
პირველადი ზოოსპორანგია და ზოოსპორები, რომლებიც ოოსპორებს ასხივებენ, აქვთ პარაზიტული აქტივობის მაღალი ხარისხი, განსაკუთრებით მაშინ, თუ ოოსპორები წარმოიქმნენ პარტენოგენეტიკურად, საწინააღმდეგო ტიპის შეჯვარების მქონე შტამის ფერომონების გავლენით. ამიტომ, ოოსპორებით ინფიცირებული თესლიდან მოყვანილი ტომატის ნერგების ინფექციური მასალა ძალზე პათოგენურია, როგორც პომიდვრისთვის, ასევე კარტოფილისთვის.
ამ ცვლილებებმა გამოიწვია მოსახლეობის კიდევ ერთი რესტრუქტურიზაცია, რაც გამოიხატა შემდეგ მნიშვნელოვან ცვლილებებში ეპიდემიოლოგიური თვალსაზრისით:
- დაინფიცირებული პომიდვრის ნერგები გახდა კარტოფილის პირველადი ინფექციის მნიშვნელოვანი წყარო (ფილიპოვი, ივანიუკი, პირადი შეტყობინებები).
- კარტოფილის ეპიფიტოტიების დაკვირვება ივნისში, ჩვეულებრივზე დაახლოებით ერთი თვით ადრე დაიწყო.
- კარტოფილის დარგვებში გაიზარდა T1 რბოლა პროცენტული პროცენტული მაჩვენებლით, რაც მანამდე უმნიშვნელო რაოდენობით იყო ნაპოვნი (ულანოვა და სხვები, 2003).
- პომიდვრის ფოთლებისგან იზოლირებული შტამები აღარ განსხვავდებოდა ვირუსული დამოკიდებულებით კარტოფილის შტამებისგან ვირუსულობის გენების დიფერენცირებელ კარტოფილში და აგრესიულობით დაიწყეს "კარტოფილის" შტამების გადალახვა არა მხოლოდ პომიდორზე, არამედ კარტოფილზეც (Lavrova et al., 2003; Ulanova et al. , 2003).
ამრიგად, დივერგენციის ნაცვლად, მოხდა პოპულაციების კონვერგენცია, გაჩნდა ერთი პოპულაცია ორ მასპინძელ მცენარეზე, ორივე ვირუსის მაღალი ვირუსულობითა და აგრესიულობით.
დასკვნა
ამრიგად, P. infestans– ზე 150 წელზე მეტი ხნის ინტენსიური შესწავლის მიუხედავად, ბიოლოგიაში, კულტურული ბალახოვანი მცენარეების ყველაზე მნიშვნელოვანი დაავადებების ამ გამომწვევი აგენტის პოპულაციური ბიოლოგიის ჩათვლით, ბევრი რამ უცნობია. გაუგებარია, როგორ მოქმედებს სასიცოცხლო ციკლის ცალკეული ეტაპების გავლა პოპულაციების სტრუქტურაზე, რა არის აგრესიულობისა და ვირუსულობის კანალიზებული ცვალებადობის გენეტიკური მექანიზმები, როგორია რეპროდუქციული და კლონური რეპროდუქციული სისტემების თანაფარდობა ბუნებრივ პოპულაციებში, როგორ ხდება მემკვიდრეობით მცენარეული შეუთავსებლობა, რა არის კარტოფილის და პომიდვრის როლი ამ კულტურების პირველადი ინფექციის დროს და რა გავლენას ახდენს ისინი პარაზიტის პოპულაციის სტრუქტურაზე. აქამდე არ მოგვარებულა ისეთი მნიშვნელოვანი პრაქტიკული საკითხები, როგორიცაა პარაზიტის აგრესიულობის შეცვლის გენეტიკური მექანიზმები ან არასპეციფიკური კარტოფილის რეზისტენტობის ეროზია. კარტოფილის გვიანი დაავადების შესახებ კვლევის გაღრმავებისა და გაფართოების პარაზიტი მკვლევარებს ახალ გამოწვევებს უქმნის. ამასთან, ექსპერიმენტული შესაძლებლობების გაუმჯობესება, გენებთან და ცილებთან მანიპულირების ახალი მეთოდოლოგიური მიდგომების გაჩენა საშუალებას გვაძლევს დავსვათ დასმული შეკითხვების წარმატებული გადაწყვეტის იმედი.
სტატია გამოქვეყნდა ჟურნალში "კარტოფილის დაცვა" (No3, 2017)