Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.
* Эти авторы внесли равный вклад
Управление фузариозным увяданием арбуза требует знания присутствующих рас патогенов. Здесь мы описываем методы посева корневых, зараженных ядер и модифицированных методов посева в лоток, чтобы продемонстрировать их эффективность в расовом типировании патогенного гриба Fusarium oxysporum f. sp niveum (Fon).
Фузариозное увядание арбуза (Citrullus lanatus), вызванное Fusarium oxysporum f. sp. niveum (Fon), вновь появилось в качестве основного производственного ограничения в юго-восточной США, особенно во Флориде. Внедрение комплексных стратегий борьбы с вредителями, таких как устойчивые к расе сорта, требует информации о разнообразии и плотности популяции патогена на полях производителей. Несмотря на некоторый прогресс в разработке молекулярных диагностических инструментов для идентификации изолятов патогенов, определение расы часто требует подходов к биоанализу.
Типирование расы проводилось методом корневой прививки, метода зараженного ядра и модифицированного метода погружения в лоток с каждым из четырех арбузных дифференциалов (Black Diamond, Charleston Grey, Calhoun Grey, Plant Introduction 296341-FR). Изолятам присваивается обозначение расы путем расчета заболеваемости через пять недель после прививки. Если менее 33% растений для конкретного сорта были симптоматическими, они были классифицированы как устойчивые. Те сорта, у которых заболеваемость превышает 33%, были признаны восприимчивыми. В этой статье описываются три различных метода инокуляции для определения расы, корнеплодства, зараженного ядра и модифицированной прививки в лотке, применение которых варьируется в зависимости от экспериментального проекта.
Почвенные грибы, входящие в состав видового комплекса Fusarium oxysporum (FOSC), являются эффективными гемибиотрофными патогенами растений, которые могут вызывать серьезные заболевания и потерю урожая в различных культурах1. Фузариозное увядание арбуза, вызванное F. oxysporum f. sp. niveum (Fon), за последние несколько десятилетий увеличилось по масштабам, заболеваемости и тяжести во всем мире 2,3. У рассады симптомы фузариозного увядания часто напоминают затухание. У старых растений листва становится серой, хлоротической и некротической. В конце концов, увядание растений прогрессирует до полного коллапса растений и смерти4. Прямая потеря урожая происходит из-за симптомов и гибели растений, в то время как косвенная потеря урожая может произойти из-за повреждения солнцем, вызванного устранением листового полога5. Половое размножение и связанные с ним репродуктивные структуры никогда не наблюдались у F. oxysporum. Однако патоген продуцирует два типа бесполодных спор, микро- и макроконидии, а также более крупные, долгосрочные структуры выживания, называемые хламидоспорами, которые могут выживать в почве в течение многих лет6.
FOSC классифицируется на специальные formae на основе наблюдаемых диапазонов хозяев, обычно ограниченных одним или несколькими видами-хозяевами1. Хотя недавние исследования показали, что этот видовой комплекс может состоять из 15 различных видов, конкретные виды, которые заражают арбуз, в настоящее время неизвестны7. F. oxysporum f. sp. niveum (Fon) — название групп штаммов, которые заражают исключительно Citrullus lanatus или одомашненный арбуз 8,9. Штаммы F. oxysporum в большинстве патогенных специальных форм демонстрируют определенные уровни разнообразия в отношении их генетических компонентов и вирулентности по отношению к виду-хозяину. Например, один штамм может инфицировать все сорта хозяина, в то время как другой может заражать только более восприимчивые сорта. Чтобы учесть такие вариации, эти группы неофициально классифицируются по расам на основе эволюционных отношений или общих фенотипических характеристик. В пределах Фона четыре расы (0, 1, 2 и 3) были охарактеризованы на основе их патогенности по отношению к набору избранных сортов арбуза, причем открытие расы 3 произошло недавно10.
Несмотря на это кажущееся разнообразие, морфологии спор или гиф не различимы между расами фон, а это означает, что молекулярные или фенотипические анализы необходимы для идентификации уникальной расыизолята 11. Молекулярные исследования выявили некоторые генетические различия. Например, роль эффекторов Secreted in Xylem (SIX) изучалась в течение многих лет у F. oxysporum, и некоторые из этих эффекторов были расположены на хромосомах, которыми обменивались во время горизонтального переноса генов12. Например, SIX6 встречается в гонках Фон 0 и 1, но не в гонках 213. ШЕСТЬ эффекторов были вовлечены в патогенность F. oxysporum f. sp. lycopersici и F. oxysporum f. sp. cubense, которые вызывают увядание Fusarium на помидорах и бананах соответственно 14,15,16,17. Анализ SIX эффекторных профилей среди штаммов F. oxysporum f. sp. spiniciae, патогена Fusarium wilt на шпинате, позволил классифицировать, который точно отражает генетическое и фенотипическое разнообразие18. Однако различия между механизмами вирулентности рас фон в настоящее время не совсем понятны, а молекулярные анализы, разработанные при их использовании, показали противоречивые и неточные результаты19. Таким образом, фенотипические результаты анализов инфекции в настоящее время являются лучшим способом классификации изолятов.
F. oxysporum первоначально заражает хозяев через корни, прежде чем пробиться вверх по ксилеме20. Это делает прямую прививку корней данного сорта хозяина эффективным способом выполнения расового типирования и является основой методов корневой и лотковой инокуляции21. Когда F. oxysporum не заражает хозяина, он находится в почве и может оставаться в состоянии покоя в течение многих лет. Выращивание восприимчивых сортов арбуза в почве из области интересов является одним из способов проверки на наличие фона. Расширение этого метода за счет включения сортов различных известных уровней устойчивости в почве, которая преднамеренно заражена фоном, также является хорошим способом выполнения расового типирования (таблица 1) и является основой метода посева зараженных ядрами. Модифицированный метод погружения в лоток представляет собой вариацию оригинального метода погружения в лоток, который позволяет быстро исследовать много растений и полевых изолятов, где можно быстро исследовать многие растения и полевые изоляты22. Важными факторами быстрого и успешного биоанализа расового типирования являются использование сортов, которые имеют документально подтвержденные различия в устойчивости к различным расам патогенов, обеспечение того, чтобы инокулят был биологически активным и обильным во время инфекции, поддержание среды, благоприятной как для патогена, так и для хозяина, и использование последовательной системы оценки тяжести или заболеваемости. В настоящем документе описываются корнеплодные23,24, зараженные ядра25,26 и модифицированные методы погружения в лоток22 для фенотипического расового типирования, основанные на принципах, описанных выше.
1. Определение расы методом root-dip (RDM)
2. Определение расы методом зараженного ядра (IKM)
3. Определение расы модифицированным методом погружения в лоток (MTDM)
4. Рейтинг заболеваний
Эти эксперименты помогают определить относительную устойчивость обычно выращиваемых сортов (таблица 1). Эта информация затем может быть использована для руководства рекомендациями по управлению, основанными на местных популяциях Фон. Другими словами, если известно, что раса ...
Были представлены три метода набора гонки. Каждый из этих методов лучше всего подходит для конкретных вопросов и экспериментальных условий. Метод инвазии ядра (заражение почвой), возможно, является более простым и прямолинейным, что делает его особенно полезным для оценки патогенности...
Авторы заявляют, что у них нет конкурирующих финансовых интересов.
Мы хотели бы поблагодарить доктора Али и Лабораторию молекулярной диагностики растений, а также доктора Пиншэн Джи из Университета Джорджии, чье руководство и поддержка помогли создать нашу программу Фон.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
100% Fuller’s Earth | Sigma-Aldrich | F200-5KG | |
1 L glass Erlenmeyer Flask | PYREX | 4980-1L | |
15 mL falcon tubes | Fisher Scientific | 14-959-49B | |
50 mL graduated cylinder | Lab Safety Supply | 41121805 | |
50 mL Eppendorf Conical Tubes | Fisher Scientific | 05-413-921 | |
Aluminum foil wrap | Reynolds Wrap | 720 | |
Bleach | Walmart | 587192290 | |
Bunsen burner | Fisher Scientific | 03-391-301 | |
CaCO3 | sigma-Aldrich | 239216 | |
cell spreaders | Fisher Scientific | 08-100-11 | |
Cheesecloth | Lions Services, Inc | 8305-01-125-0725 | |
Clear plastic dishes | Visions Wave | 999RP6CLSS | ~15 cm diameter |
Clear vinyl tubing for mushroom bag clamps | Shroom Supply | 6" for small bag, 8" for medium bag, 10" for large bag | |
Cotton Balls | Fisherbrand | 22-456-885 | Sterile |
Ethanol | Fisher Chemical | A4094 | 100%, then combine with water to make 70% for use |
Flourescent Tube Lights | MaxLume | Model T5 | 2800 K Color Temperature, 24'' or 48'' long |
granulated agar | VWR International | 90000-786 | |
Hand-held Spray Bottle | Ability One | 24122002 | ~0.95 L |
hemacytometer | Fisher Scientific | 02-671-55A | Two chamber hemacytometer |
Lab trays | Fisher Scientific | 15-236-2A | |
Large, sealable plastic bags | Ziploc | 430805 | 38 cm x 38 cm |
Mister / watering can | Bar5F | B10H22 | |
Mushroom Bag Clamp | Shroom Supply | 6" for small bag, 8" for medium bag, 10" for large bag | |
Nitrile Gloves | Fisher Scientific | 19-130-1597D | |
Organic Rye Berries | Shroom Supply | 0.5 gallon or 25 lb bags | |
P1000 pipette and tips | Fisher Scientific | 14-388-100 | |
Petri dishes | Fisherbrand | FB0875713 | Round, 100 mm diameter, 15 mm height |
Planting media | Jolly Gardener | Pro-Line C/B | |
Plastic Pitcher | BrandTech | UX0600850 | 1 L or larger |
Plastic planting pots | Neo/SCI | 01-1177 | ~15 cm diameter and ~10 cm height |
Plastic, autoclave-safe bin | Thermo Scientific | UX0601022 | 3 L |
Quarter-strength potato dextrose agar media | Cole-Parmer | UX1420028 | Use powder in combination with recipe for QPDA |
Scientific Balance Scale, measuring in g | Ohaus | 30208458 | Any precise scale that can hold and measure 200g will work |
Size #4 cork bore | Cole-Parmer | NC9585352 | |
Small Mushroom grow bag | Shroom Supply | 0.5 micron filter, also comes in medium and large sizes | |
Soil trowel | Walmart | 563876946 | |
Styrofoam flats (6 x 12 cells) | Speedling | Model TR72A | |
Styrofoam flats (8 x 16 cells) | Speedling | Model TR128A | |
Syringe (5 or 10 mL) | fisher Scientific | 14-829-19C | |
Timer | Walmart | TM-01 | |
V8 Original 100% Vegetable Juice | Walmart | 564638212 | |
vortex | Fisher Scientific | 02-215-418 | |
Watermelon Seed - Black Diamond | Willhite Seed Inc | 17 | |
Watermelon Seed - Calhoun Gray | Holmes Seed Company | 4440 | |
Watermelon Seed - Charleston Gray | Bonnie Plants | 7.15339E+11 | |
Watermelon Seed - PI 296341-FR | Contact authors | Contact authors | |
Wheat Kernels (Maxie var.) (optional) | Alachua County Feed & Seed |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеСмотреть дополнительные статьи
This article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены