CC BY
7«Эколого-генетические основы современных агротехнологий». СПб, 27-29 апреля 2016 г.
109
УДК 515.22
ГЕНЕТИЧЕСКАЯ СПЕЦИАЛИЗАЦИЯ PYRENOPHORA TERES F. TERES К НОВОМУ РАСТЕНИЮ-ХОЗЯИНУ - ПШЕНИЦЕ
Н.В. Мироненко, Н.М. Коваленко, Л.А. Михайлова
Всероссийский НИИ защиты растений, Санкт-Петербург, Пушкин, Россия, nina2601mir@mail.ru.
Охарактеризована генетическая дифференциация популяций P. teres, выделенных из пораженных пятнистостями листьев яровой пшеницы и ячменя. Методами RAPD и УП-ПЦР генотипировали 41 изолят P. teres, предварительно отнесенных нами к форме P. teres f. teres с помощью молекулярной диагностики. На дендрограмме, построенной по 29 полиморфным анонимным локусам, были выявлены четкие кластеры для «пшеничных» и «ячменных» изолятов. С помощью программы AMOVA обнаружены различия между популяциями по частотам отдельных аллелей. Коэффициент генетической дифференциации (Fst) между популяциями с ячменя и яровой пшеницы, произрастающих на близком расстоянии друг от друга, составил 0.26, что свидетельствует о наличии существенных генетических различий между «ячменной» и «пшеничными» популяциями патогена.
Ключевые слова: Pyrenophora teres f. teres, новый патоген пшеницы, генотипирование, RAPD, УП-ПЦР, AMOVA.
Ранее нами при изучении желтой пятнистости пшеницы наряду с основным возбудителем этой болезни - аско-мицетным грибом Pyrenophora tritici-repentis был выделен родственный вида гриба - P. teres. Гриб P. teres является обычным патогеном ячменя, распространенным практически во всех районах производства этой культуры. «Пшеничные» изоляты P. teres отличались от «ячменных» большей вирулентностью на пшенице и большими размерами конидий [Михайлова и др., 2010; Мироненко и др., 2014]. Цель исследования - изучить генетическую специализацию изолятов Pyrenophora teres пшеничного и ячменного происхождения, собранных в Северо-западном регионе РФ, с помощью молекулярных маркеров.
Пораженные листья ячменя и пшеницы (яровой) были собраны в 2013 г на делянках Батецкого ГСУ Новгородской обл. Выделение гриба из пораженных листьев ячменя и пшеницы проводили по методу Л. А. Михайловой и соавторов [2002]. Для молекулярной идентификации вида P. teres и его двух форм использовали праймеры, специфичные к P. teres f. teres и P. teres f. maculata [Williams et al., 2001]. Диагностический продукт амплификации для P teres f. teres составляет 318 п.н., для P. teres f. maculata - 411 п.н. ДНК выделяли из мицелия 1-10 суточной культуры моноконидиальных изолятов гриба по известному методу [Bulat et al., 1998]. Генотипирование изолятов проводили с помощью методов RAPD и УП-ПЦР. Использовали 5 случайных (OPA-08, OPA-09, OPA-10, OPI-9, OPI-10, Operon Technologies, Inc. (Alameda, CA) и 2 универсальных (AS4, AS15inv) [Bulat et al., 1998] праймера. Коэффициент генетической дивергенции FST рассчитывали с помощью пакета программ Arlequin v. 3. Для построения дендрограмм генетического родства изолятов P. teres использовали программу Treecon v.3. Из пораженных пятнистостью листьев
Библиографический
Михайлова Л.А., Гультяева Е.А., Кокорина Н.М. Лабораторные методы культивирования возбудителя желтой пятнистости пшеницы Pyrenophora tritici-repentis // Микол. и фитопатол., 2002, 3б, 1, с. б3-б1. Михайлова Л.А., Тернюк И.Г., Мироненко Н.В. Pyrenophora teres - возбудитель пятнистости листьев пшеницы //Микол. и фитопатол., 2010. Т. 44 N 1. С. б3-б8. Bulat S.A., Lubeck M., Mironenko N., Jensen D.F., Lubeck P.S. UP-PCR analysis and ITS1 ribotyping of strains of Trichoderma and Gliocladium // Mycol. Res., 1998. V. 102. P. 933-943.
ячменя и пшеницы были выделены 41 моноконидиальный изолят вида P. teres. С помощью видоспецифичных прай-меров показано, что все они относятся к форме P. teres f. teres. Изолятов P. teres f. maculata обнаружено не было.
Нами охарактеризована генетическая дифференциация образцов изучаемых популяций P. teres. В результате гено-типирования 22 «ячменных» и 19 «пшеничных» изолятов P. teres f. teres была составлена бинарная матрица различий по 29 полиморфным анонимным локусам (продуктов амплификации). На дендрограмме «пшеничные» (W) и «ячменные» (H) изоляты сгруппировались в отдельные кластеры. Значения бутстрепов в основных узлах дерева были несущественны (менее 50), тем не менее, на уровне 20-30 % по шкале различий изоляты объединяются в группы строго по происхождению (растению-хозяину) с высокими показателями достоверности (бутстрепы более 50). Среднее генное разнообразие (H) было одинаковым для обеих популяций: для «ячменной» Н=0.2б±0.14, для «пшеничной» Н=0.23±0.13.Клональная фракция гаплоти-пов по 29 локусам составила 14 % в «ячменной» популяции и 2б % - в «пшеничной». Различия между популяциями были обнаружены по частотам отдельных аллелей с помощью программы AMOVA (пакет программ Arlequin). Коэффициент генетической дифференциации (Fst) между популяциями с ячменя и яровой пшеницы составил 0.2б, что свидетельствует о наличии существенных генетических различий между «ячменной» и «пшеничными» популяциями. Мы считаем, что полученные результаты свидетельствуют о начале процесса генетической специализации гриба P. teres в качестве нового патогена пшеницы.
Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 14-04-00399а.
список (References)
Williams K. J., Smyl C., Lichon A., Wong K. Y., Wallwork H. Development and use of an assay based on the polymerase chain reaction that differentiates the pathogen causing spot form and net form of net blotch of barley // Austral. Plant Pathol., 2001. V. 30. P. 31-40. Мироненко Н.В., Коваленко Н.М., Михайлова Л.А. Морфологическая и генетическая характеристика изолятов Pyrenophora teres f. teres, поражающих пшеницу// III всероссийская и международная конференция «Современные проблемы иммунитета растений к вредным организмам», посвященная 125-летию со дня рождения Н. И. Вавилова, Санкт-Петербург, 23-2б октября 2012 г. с.149-152.
110
Вестник защиты растений 3(89) - 2016. Материалы международной конференции
Plant Protection News, 2016, 3(89), p. 109-110
GENETIC SPECIALIZATION OF PYRENOPHORA TERES F. TERES TO THE NEW PLANT-HOST - WHEAT N.V. Mironenko, N.M. Kovalenko, L.A. Mikhailova
All-Russian Institute of Plant Protection, nina2601mir@mail.ru
Genetic differentiation of Pyrenophora teres populations, isolated from diseased leaf spot of spring wheat and barley is characterized. 41 isolates of P. teres were assigned to P. teres f. teres using molecular diagnostics. Further genotyping using RAPD and UP-PCR techniques showed clear differentiation of "wheat" and "barley" isolates as two clusters in dendrogram constructed on the 29 polymorphic anonymous loci (amplification products). Using AMOVA program differences between the populations in individual allele frequencies were detected. The coefficient of genetic differentiation (Fst) between populations from barley and spring wheat was 0.26, suggesting significant genetic differences between the "barley" and "wheat" populations. We consider these data as an evidence of the beginning of P. teres genetic specialization as a new pathogen of wheat.
УДК 632.7.05
ВЛИЯНИЕ ЛЕТУЧИХ МЕТАБОЛИТОВ ЭНТОМОПАТОГЕННЫХ ГРИБОВ НА ПОВЕДЕНЧЕСКУЮ РЕАКЦИЮ СОСУЩИХ НАСЕКОМЫХ
Г.В. Митина, Е.А. Степанычева, М.О. Петрова, А.А. Чоглокова, Г.Р. Леднёв
Всероссийский НИИ защиты растений, Санкт-Петербург, Пушкин, Россия, galmit@rambler.ru Экспериментально показано, что летучие Beauveria bassiana обладают репеллентными свойствами в отношении цветочного трипса Frankliniella occidentalis, персиковой тли Myzus persicae и аттрактивными - для злаковой тли Schizaphis graminum. Летучие метаболитыMetarhizium anisopleae достоверно увеличивают привлечение персиковой тли и вызывают отрицательную реакцию у злаковой тли и трипса. У Lecanicillium muscarium не выявлено способности влиять на поведенческую реакцию трипса, персиковой тли, а в отношении злаковой тли отмечено слабое аттрактивное действие.
Ключевые слова: Lecanicillium muscarium, Beauveria bassiana, Metarhizium anisopliae, репеллентный и аттрактивный эффекты, злаковая и персиковая тли, западный цветочный трипс.
Взаимоотношения энтомопатогенных грибов (ЭГ) с насекомыми достаточно сложны, что обусловлено взаимным влиянием факторов, связанных со специализацией патогенов, с условиями внешней среды, и с защитными реакциями насекомых. Известно, что ряду ЭГ свойственно продуцировать различные метаболиты, к которым относятся не только токсины и антибиотики, но и летучие органические соединения (ЛОС), способные влиять на поведенческие реакции насекомых в природе (аттрактанты и репелленты) [Boucias, et al., 2012, Ormond et al., 2011; Yanagawa et al., 2009: 2012; Jacobsen et al., 2014]. Изучение поведенческих реакций насекомых имеет важное значение при разработке стратегии применения ЭГ против вредителей.
В настоящей работе проанализировано влияние летучих метаболитов трех видов ЭГ, широко используемых для получения биопрепаратов в защите растений, на поведенческую реакцию обыкновенной злаковой тли Schizaphis graminum, персиковой тли Myzus persicae и цветочного трипса Frankliniella occidentalis. Были выбраны типовые культуры грибов: Lecanicillium muscarium штамм Vl 21, Beauveria bassiana штамм BY-06 и Metarhizium anisopleae штамм MaScr. Энтомологические тест-объекты содержали в термостатированном помещении с температурой +22±2 °C и продолжительностью светового дня 16-18 часов. Злаковую тлю содержали на проростках пшеницы, персиковую - на проростках бобов, трипса - на растениях фасоли. При оценке ольфакторной реакции насекомых на ЛОС грибов в чашки Петри на влажную фильтровальную бумагу раскладывали по 2 листовых диска кормовых рас-
тений. На один лист помещали блок 7-суточной грибной культуры, выращенной на среде Чапека, диаметром 9 мм, на другой - блок питательной среды. В центр чашки, на одинаковом расстоянии от листьев, выпускали, в соответствии с вариантом, по 20 самок тлей или по 10 личинок трипсов. Опыты проводили в 10 повторностях. Учет распределения насекомых на листьях проводили через 2 часа. Индекс агрегирования (ИА) рассчитывали по формуле: ИА = [(О-К)/О+К)] x 100, где О - количество насекомых на опытном листе; К - количество насекомых на контрольном листе) [Pascual-Villalobos, Robledo, 1998].
Летучие соединения B. bassiana (BY-06) проявили четко выраженную репеллентность в отношении персиковой тли и трипса, для которых ИА соответственно составляет -47.6 и -20. 0 (табл.). В то же время, ЛОС этого гриба для злаковой тли были умеренно аттрактивными (статистически не достоверными). Штамм MaScr M. anisopliae, по нашим данным, характеризовался репеллентной активностью для трипса и злаковой тли, но сильным аттрактивным действием для персиковой тли (ИА=39.2). Тестирование штамма Vl 21 гриба L. muscarium не выявило способности оказывать существенное влияние на поведенческую реакцию сосущих фитофагов. Зафиксирована лишь слабая (статистически не достоверная) аттрактивность в отношении злаковой тли (табл.).
По литературным данным репеллентный эффект ЭГ проявляется чаще, чем аттрактивный, и, возможно, связан с повышенной патогенностью ЭГ для конкретных видов насекомых. Виды B. bassiana и M. anisopliae имеют ши-
