CC BY
0INTERNATIONAL SCIENTIFIC AND PRACTICAL CONFERENCE "STATUS AND DEVELOPMENT PROSPECTS OF FUNDAMENTAL AND APPLIED MICROBIOLOGY: THE VIEWPOINT OF YOUNG SCIENTISTS" _25-26 SEPTEMBER, 2024_
УСТОЙЧИВОСТЬ НОВЫХ СОРТОВ КАРТОФЕЛЯ К ФИТОПАГЕННЫМ FUSARIUM
1Хворова Софья Александровна, 2Николаева Анастасия Александровна, 3Лутфуллин Марат Тафкилевич, 4Вологин Семен Германович, 5Марданова Айслу
Миркасымовна
1 Студентка КФУ 2Аспирант Казанского федерального университета
3Научный сотрудник КФУ 4Научный сотрудник ТатНИИСХ ФИЦ КазНЦ РАН 5Профессор КФУ https://doi.org/10.5281/zenodo.13842481
Аннотация. Из сухой гнили картофеля были выделены изоляты микромицетоврода Fusarium, идентифицированные как штаммы F. oxysporum, F. solani и F. redolens. Была исследована устойчивость двух новых сортов картофеля к полученным изолятам. Установлено, что сорт Кайо является менее восприимчивым к возбудителям сухой гнили по сравнению с сортом Догода.
Ключевые слова: сухая гниль, Fusarium, картофель, вирулентность.
Картофель занимает четвертое место по значимости среди пищевых культур в России. Актуальной проблемой сельского хозяйства является снижение урожайности картофеля, связанное с обострением заболеваний, передающихся через почву, и деградацией почвы в результате активного использования системы непрерывного культивирования. Биотический стресс растений и превентивные способы его преодоления являются перспективным направлением для исследований [3]. Сухая гниль, распространенное послеуборочное заболевание клубней, вызываемое Fusarium spp, приводит к большому экономическому ущербу [5], а также ухудшению параметров качества урожая, таким как снижение содержания крахмала и амилозы [4], и накопление микотоксинов [5]. Селекция сортов картофеля по генетически опосредованной устойчивости к Fusarium sp. является одним из экологичных способов повышения урожайности. Соотношение восприимчивости и устойчивости варьируется в зависимости от вида и штамма фитопатогена, сортов картофеля, а также условий окружающей среды [2].
Целью исследования была оценка вирулентной активности фитопатогенных микромицетов Fusarium spp. на новых сортах картофеля.
Материалы и методы. Исследуемые штаммы микромицетов были выделены из клубней картофеля сортов Ароза и Ягодный 19 с внешними признаками сухой гнили. Образцы пораженной ткани обрабатывали поверхностно 70% этанолом и переносили на агар Чапека с добавлением молочной кислоты для подавления роста бактерий. Посевы культивировали при 30 °С в течение 7 дней, отбирали колонии с морфологией, характерной для микромицетов рода Fusarium, и выделяли их в чистую культуру.
Скрининг выделенных изолятов фузарий по вирулентным свойствам проводили на клубнях картофеля новых сортов Кайо и Догода, полученных из коллекции ТатНИИСХ ФИЦ КазНЦ РАН. Внешне здоровые клубни картофеля искусственно инфицировали внесением 20 мкл споровой суспензией микромицетов (106/мл). В качестве отрицательного
INTERNATIONAL SCIENTIFIC AND PRACTICAL CONFERENCE "STATUS AND DEVELOPMENT PROSPECTS OF FUNDAMENTAL AND APPLIED MICROBIOLOGY: THE VIEWPOINT OF YOUNG SCIENTISTS" _25-26 SEPTEMBER, 2024_
контроля использовали клубни, инокулированные обычным стерильным физиологическим раствором. Клубни выдерживали при комнатной температуре и на 21 сутки их разрезали пополам вдоль длинной оси и измеряли два перпендикулярных диаметра поражений. Размер поражения рассчитывали для каждого клубня как среднее значение двух диаметров.
Выделение ДНК проводили с помощью CTAB-буфера с использованием метода СТАВ (гексадецилтриметиламмония бромид) [1]. Качество и полученную концентрацию ДНК проверяли на NanoDrop 2000 (Thermo, США). Внутреннюю транскрибируемую спейсерную область (ITS) гена 5.8S рРНК и маркерный локус региона фактора элонгации трансляции 1-а (TEF1) амплифицировали с помощью ПЦР из геномной ДНК с использованием праймеров ITS1 и ITS4, EF1 и EF2 соответственно (Таблица 1). ПЦР-продукты очищали с помощью коммерческого набора GeneJet PCR Purification Kit (Thermo Scientific) согласно протоколу производителя и секвенировали по методу Сэнгера.
Таблица 1. Праймеры, использованные в работе
Ген Название Последовательность
ITS гена 5 S рРНК ITS1 TCCGTAGGTGAACCTGCGG
ITS4 TCCTCCGCTTATTGATATGC
TEF1 EF1 ATGGGTAAGGARGACAAGAC
EF2 GGARGTACCAGTSATCATG
После получения данных о последовательностях ДНК обрезку последовательностей низкого качества проводили с помощью Galaxy (https://usegalaxy.org/), для проведения запросов BLASTn для идентификации Fusarium использовали доступные через Интернет базы данных NCBI (https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi).
Статистическую обработку результатов проводили в программе GraphPad Prism. Результаты. Из клубней картофеля с признаками сухой гнили были выделены десять изолятов микромицетов, идентифицированных на основании макро- и микроскопической морфологии как представителей рода Fusarium. С помощью молекулярно-генетической идентификации изоляты микромицетов были определены как штаммы Fusarium oxysporum (N1, N3, N5, N8, NS3, MG3, H2), Fusarium redolens (NS1, NS4) и Fusarium solani (NS2) со степенью идентичности от 95% до 100% (Таблица 2).
Таблица 2. Идентификация изолятов по генам 5.8SрРНК и TEF1
Изолят Ген Вид Процент идентичности
N1 EF F. oxysporum 100%
ITS 100%
N3 EF F. oxysporum 100%
ITS 100%
INTERNATIONAL SCIENTIFIC AND PRACTICAL CONFERENCE "STATUS AND DEVELOPMENT PROSPECTS OF FUNDAMENTAL AND APPLIED MICROBIOLOGY: THE VIEWPOINT OF YOUNG SCIENTISTS" 25-26 SEPTEMBER, 2024
N5 EF F. oxysporum 100%
ITS 100%
N8 EF F. oxysporum 95.25%
ITS 100%
NS1 EF F. redolens 100%
ITS 100%
NS2 EF F. solani 100%
ITS 99.61%
NS3 EF F. oxysporum 100%
ITS 100%
NS4 EF F. redolens 100%
ITS 100%
MG3 EF F. oxysporum 95.93%
ITS 100%
Н2 EF F. oxysporum 99.85%
ITS 100%
На рисунке 1 представлены данные по степени поражения клубней двух сортов после их искусственного заражения суспензиями спор выделенных микромицетов. Установили, что степень заражения и повреждения клубней зависит как от устойчивости данного сорта картофеля, так и вирулентности фитопатогенного штамма Fusarium. Наиболее агрессивно на клубнях обоих сортов проявил себя штамм F. solani NS2 (средний размер поражений достигал 37 мм). Клубни сорта Кайо оказались более устойчивыми к фузариозу (средний размер поражения - 14,6 мм) по сравнению с клубнями сорта Догода, размер поражения которых был выше (в среднем 18 мм).
INTERNATIONAL SCIENTIFIC AND PRACTICAL CONFERENCE "STATUS AND DEVELOPMENT PROSPECTS OF FUNDAMENTAL AND APPLIED MICROBIOLOGY: THE VIEWPOINT OF YOUNG SCIENTISTS" 25-26 SEPTEMBER, 2024
S
= 50-
s
se ы 40-
H
05
S 30-
s
ai
£ Я 20-
a
о
с 10-
a
ai
Я 0-
n
se
Он
I I Кайо □ Догода
ib
[Ь
il
N1 N3 N5 N8 NS3 MG3 H2 NS1 NS4 NS2
Рисунок 1. Степень поражения клубней картофеля сортов Кайо и Догода при их искусственном инфицировании фитопатогенными штаммами Fusarium.
Таким образом, из сухой гнили картофеля разных сортов выделены изоляты микромицетов рода Fusarium, идентифицированные как штаммы F. oxysporum, F. solani и F. redolens. Изоляты различались по способности к заражению клубней при их искусственном инфицировании. В среднем картофель сорта Кайо показал более высокую устойчивость к развитию сухой гнили по сравнению с сортом Догода, что делает его перспективным для дальнейшей селекции.
Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 24-7600059, https://rscf.ru/project/24-76-00059.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОИ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Campos M., Patanita C., Campos C. et al. Detection and Quantification of Fusarium spp. (F. oxysporum, F. verticillioides, F. graminearum) and Magnaporthiopsis maydis in Maize Using Real-Time PCR Targeting the ITS Region // Agronomy. 2019. V. 9. P. 45.
2. Likhnenko S.V., Zangieva F.T., Morgoev T.A., Bekmurzov B.V. Ways to increase the adaptability of potato varieties in the North Caucasus // IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 2020. N.548 022038.
3. Qin J., Bian C., Duan S., Wang W., Li G., Jin L. Effects of different rotation cropping systems on potato yield, rhizosphere microbial community and soil biochemical properties // Front Plant Sci. 2022. V.13:999730. doi: 10.3389/fpls.2022.999730.
4. Tiwari R.K., Lal M.K., Kumar R., Sharma S., Sagar V., Kumar A., Singh B., Aggarwal R. Impact of Fusarium Infection on Potato Quality, Starch Digestibility, In Vitro Glycemic Response, and Resistant Starch Content // J Fungi (Basel). 2023. V.9(4). N.466. doi: 10.3390/jof9040466.
5. Xue H., Liu Q., Yang Z. Pathogenicity, Mycotoxin Production, and Control of Potato Dry Rot Caused by Fusarium spp.: A Review // J Fungi (Basel). 2023. V.9(8). N.843. doi: 10.3390/jof9080843.
